RU2313802C1 - Mode of measuring distance to a controlled object - Google Patents

Mode of measuring distance to a controlled object Download PDF

Info

Publication number
RU2313802C1
RU2313802C1 RU2006129406/28A RU2006129406A RU2313802C1 RU 2313802 C1 RU2313802 C1 RU 2313802C1 RU 2006129406/28 A RU2006129406/28 A RU 2006129406/28A RU 2006129406 A RU2006129406 A RU 2006129406A RU 2313802 C1 RU2313802 C1 RU 2313802C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiver
speed
distance
acoustic signal
controlled object
Prior art date
Application number
RU2006129406/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Анатольевич Касаткин (RU)
Борис Анатольевич Касаткин
Сергей Борисович Касаткин (RU)
Сергей Борисович Касаткин
Original Assignee
Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
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 Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2006129406/28A priority Critical patent/RU2313802C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313802C1 publication Critical patent/RU2313802C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: the invention refers to underwater acoustics and may be used at development of sonar measuring systems with increased accuracy and a range of action designed for working in reservoirs of the type of a shallow sea with large dispersion distortions of an acoustic signal.
SUBSTANCE: according to the mode on a controlling object a periodic impulse acoustic signal is generated and emitted. The emission of the acoustic signal is synchronized with the beginning of accounting of time in a receiving point on a controlled object. On the controlled object the acoustic signal is received with two receivers spaced at a distance smaller then the length of the wave of the emitted signal. The receivers are placed directly on the bottom. In quality of one of the receivers they use a vector receiver of oscillating speed, and in quality of the second receiver a undirected receiver of sound pressure is used. The distance to the object is defined according to the parameters with taking into consideration the preliminary measured density and sound speed in the bottom layer of water, and also density and speed of longitudinal waves in the ground.
EFFECT: decreases errors in measuring.

Description

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустических дальномерных систем с повышенной точностью и дальностью действия, предназначенных для работы в водоемах малой глубины (типа мелкого моря) с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.The invention relates to hydroacoustics and can be used to develop hydroacoustic rangefinder systems with increased accuracy and range, designed to work in shallow water bodies (such as shallow sea) with large dispersion distortions of the acoustic signal.

Общеизвестен способ измерения расстояния гидроакустическим дальномером, в котором измеряемое расстояние r и время распространения t акустического сигнала в среде между излучателем и приемником связаны соотношениемIt is a well-known method for measuring distance by a hydroacoustic range finder, in which the measured distance r and the propagation time t of the acoustic signal in the medium between the emitter and receiver are related by the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

где С - скорость звука в среде, имеющая смысл групповой скорости, усредненной по трассе распространения, если среда является неоднородной [1].where C is the speed of sound in the medium, meaning the group velocity averaged over the propagation path if the medium is inhomogeneous [1].

В водоеме типа мелкого моря (волновода) точки излучения и приема связаны целым набором лучевых траекторий, а время распространения изменяется от некоторого минимального, соответствующего максимальной групповой скорости Cmax в волноводе, до некоторого максимального, соответствующего минимальной групповой скорости Cmin, называемой обычно скоростью Эйри. Физически это означает уширение акустического сигнала, при этом погрешность акустического дальномера, работающего по алгоритму (1), становится недопустимо большой.In a body of water such as a shallow sea (waveguide), the emission and reception points are connected by a whole set of ray paths, and the propagation time varies from a minimum corresponding to a maximum group velocity C max in the waveguide to a maximum corresponding to a minimum group velocity C min , usually called the Airy speed . Physically, this means broadening of the acoustic signal, while the error of the acoustic range finder operating according to algorithm (1) becomes unacceptably large.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ измерения расстояния до контролируемого объекта (второй вариант) [2]. Указанный способ измерения расстояния, использующий понятие инвариантной скорости Синв, которая функционально выражается через фазовую Сф и групповую Сг скорости распространения акустического сигнала в водоеме типа волновода и для различных лучевых траекторий, сохраняет постоянное значение. Для однородных водоемов малой глубины инвариантная скорость определяется соотношениемThe closest technical solution, selected as a prototype, is a method of measuring the distance to a controlled object (second option) [2]. The indicated method of measuring distance, using the concept of the invariant velocity C inv , which is functionally expressed through the phase C f and group C g acoustic signal propagation velocity in a body of water such as a waveguide and for various beam paths, remains constant. For homogeneous reservoirs of shallow depth, the invariant velocity is determined by the relation

Figure 00000002
Figure 00000002

Суть указанного способа заключается в одновременном измерении фазового времени tф или фазовой скорости Cф и группового времени tг запаздывания акустического сигнала, а в качестве инвариантной скорости в [2] предложено использовать скорость распространения обобщенной придонной волны Сп в пограничной области вода - морское дноThe essence of this method is to simultaneously measure the phase time t f or phase velocity C f and group time t g of the delay of the acoustic signal, and as the invariant speed in [2] it is proposed to use the propagation velocity of the generalized bottom wave C p in the water – seabed boundary region

Figure 00000003
Figure 00000003

где ρ12=ρ1/ρ2, c12=C1/C2, ρ1, C1, ρ2, С2 - плотность и скорость звука в водной среде, плотность и скорость продольной волны в грунте соответственно.where ρ 12 = ρ 1 / ρ 2 , c 12 = C 1 / C 2 , ρ 1 , C 1 , ρ 2 , C 2 are the density and speed of sound in an aqueous medium, the density and velocity of a longitudinal wave in soil, respectively.

Данный способ измерения расстояния реализуется следующим образом.This method of measuring distance is implemented as follows.

На контролирующем объекте генерируют и излучают направленно под углом скольжения α=arccos(Cинв/C1) периодический импульсный акустический сигнал, излучение которого синхронизируют с началом отсчета времени в месте приема на контролируемом объекте, причем возвышение излучателя над грунтом не превышает длины волны акустического излучения. На контролируемом объекте принимают акустический сигнал двумя гидрофонами, расположенными непосредственно на грунте и разнесенными на расстояние l. На основе измерений параметров принятых сигналов определяют фазовое tф и групповое время tг запаздывания соответственно по формулам:A periodic pulsed acoustic signal is generated and emitted directionally at a sliding angle α = arccos (C inv / C 1 ) at a monitoring object, the radiation of which is synchronized with the reference time at the receiving site on the controlled object, and the elevator’s elevation above the ground does not exceed the acoustic radiation wavelength . An acoustic signal is received at a controlled object by two hydrophones located directly on the ground and spaced apart by a distance l. Based on measurements of the parameters of the received signals, the phase t f and group delay time t g are determined, respectively, by the formulas:

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000004
Figure 00000005

где

Figure 00000006
Where
Figure 00000006

P1(t), P2(t) - сигналы, принятые в двух точках приема;P 1 (t), P 2 (t) - signals received at two points of reception;

T1, T2 - предварительно определенные временные интервалы, причем Т2<Т1<Т, где Т - период излучения импульсного сигнала.T 1 , T 2 - predefined time intervals, and T 2 <T 1 <T, where T is the period of emission of the pulse signal.

Искомое расстояние вычисляют по формулеThe desired distance is calculated by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

Основной недостаток известного способа, основанного на алгоритме (4), заключается в достаточно большой погрешности измерения фазовой скорости Cф через измеренное фазовое время tф, а также в том, что инвариантная скорость зависит от конкретных условий распространения, хотя и в значительно меньшей степени, чем фазовые и групповые скорости, определенные для всей совокупности лучей, формирующих акустический сигнал. Эта зависимость приводит к погрешности измерения расстояния по алгоритму (4). Так, например, обобщенная придонная волна, скорость распространения которой выбрана в качестве инвариантной, всегда возбуждается совместно с водной волной, а групповая скорость их совместного волнового движения определяется алгоритмом усреднения обратных групповых скоростей отдельных составляющих совместного волнового движения. Групповая скорость такой придонной волны, состоящей из водной волны и обобщенной придонной волны, определяется уточненной формулойThe main disadvantage of the known method based on algorithm (4) is the rather large error in measuring the phase velocity C f through the measured phase time t f , and also that the invariant speed depends on the specific propagation conditions, although to a much lesser extent, than phase and group velocities determined for the entire set of beams forming an acoustic signal. This dependence leads to an error in measuring the distance according to the algorithm (4). So, for example, a generalized near-bottom wave, the propagation velocity of which is chosen as invariant, is always excited together with the water wave, and the group velocity of their joint wave motion is determined by the algorithm for averaging the inverse group velocities of the individual components of the joint wave motion. The group velocity of such a bottom wave, consisting of a water wave and a generalized bottom wave, is determined by the refined formula

Figure 00000008
Figure 00000008

Другая причина изменчивости инвариантной скорости заключается в том, что в случае неоднородной среды с профилем канального типа, который обычно имеет место в придонной области распространения звуковых волн, само соотношение между инвариантной скоростью, фазовой скоростью и групповой скоростью отличается от соотношения (2) и определяется уточненной формулойAnother reason for the variability of the invariant velocity is that in the case of an inhomogeneous medium with a channel type profile, which usually occurs in the near-bottom region of the propagation of sound waves, the very relation between the invariant velocity, phase velocity, and group velocity differs from relation (2) and is determined by the refined the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

а фазовая скорость может быть определена через скорость звука в водной среде в придонной области C1(h) и угол скольжения лучей β в придонной области формулойand the phase velocity can be determined through the speed of sound in an aqueous medium in the bottom region C 1 (h) and the angle of slip of rays β in the bottom region by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

Наконец, сама инвариантная скорость с учетом влияния профиля скорости звука в придонной области может быть определена формулойFinally, the invariant velocity itself, taking into account the influence of the sound velocity profile in the bottom region, can be determined by the formula

Figure 00000011
Figure 00000011

При разработке измерителей расстояния повышенной точности, работающих в условиях неоднородного волновода типа мелкого моря, необходимо учитывать все поправки, введенные формулами (5)÷(8), с учетом которых искомое расстояние выражается через измеренные параметры соотношениемWhen developing distance meters of increased accuracy operating in an inhomogeneous waveguide such as a shallow sea, it is necessary to take into account all the corrections introduced by formulas (5) ÷ (8), taking into account which the desired distance is expressed through the measured parameters by the relation

Figure 00000012
где
Figure 00000013
Figure 00000012
Where
Figure 00000013

причем угол скольжения, входящий в расчетные формулы, можно определить с помощью расположенного на грунте векторного приемника соотношениемmoreover, the slip angle included in the calculation formulas can be determined using the vector receiver located on the ground by the ratio

Figure 00000014
, где
Figure 00000014
where

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

uz, ur - компоненты вектора колебательной скорости, измеряемые векторным приемником.u z , u r are the components of the vibrational velocity vector measured by the vector receiver.

В основу изобретения положена задача разработать способ измерения расстояния, обладающий наименьшей погрешностью в условиях неоднородного волновода типа мелкого моря с помощью акустических средств, работающих в придонной области.The basis of the invention is the task of developing a method of measuring distance, which has the smallest error in an inhomogeneous waveguide such as a shallow sea using acoustic means operating in the bottom region.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения расстояния до контролируемого объекта, при котором на контролирующем объекте генерируют и излучают направленно под углом скольжения α=arccos(Cинв/С1), гдеThe problem is solved in that in the method of measuring the distance to the controlled object, in which the controlled object is generated and radiated directionally at a glancing angle α = arccos (C inv / C 1 ), where

Синв, C1 - инвариантная скорость и скорость звука в воде,C inv , C 1 - invariant speed and speed of sound in water,

излучателем, возвышение которого над грунтом не превышает длины волны акустического излучения, периодический импульсный акустический сигнал, излучение которого синхронизируют с началом отсчета времени в точке приема на контролируемом объекте, принимают акустический сигнал двумя приемниками, разнесенными на расстояние l, меньшее длины волны излучаемого сигнала, и расположенными непосредственно на грунте, на основе измерений параметров принятых сигналов определяют групповое время tг запаздывания по формулеa radiator whose elevation above the ground does not exceed the wavelength of acoustic radiation, a periodic pulsed acoustic signal, the radiation of which is synchronized with the time at the reception point at the controlled object, receives an acoustic signal with two receivers spaced a distance l shorter than the wavelength of the emitted signal, and located directly on the ground, based on measurements of the parameters of the received signals, the group delay time t g is determined by the formula

Figure 00000019
Figure 00000019

где P1(t) - сигнал на выходе приемника,where P 1 (t) is the signal at the output of the receiver,

T1, Т - предварительно определенные временные интервалы, причем T1<T,T 1 , T are predefined time intervals, and T 1 <T,

Т - период излучения импульсного сигнала,T is the period of emission of the pulse signal,

искомое расстояние r вычисляют с использованием предварительно определенной инвариантной скорости Синв, измеренной фазовой скорости Сф и группового времени tr запаздывания, в качестве одного из приемников используют векторный приемник колебательной скорости, на выходе которого измеряют вертикальную uz и горизонтальную ur компоненты вектора колебательной скорости, в качестве второго используют ненаправленный приемник звукового давления, на выходе которого измеряют звуковое давление P1(t), инвариантную скорость определяют соотношениемthe required distance r is calculated using a predetermined invariant velocity C inv , measured phase velocity C f and group delay time t r , one of the receivers using a vector receiver of vibrational velocity, at the output of which the vertical u z and horizontal u r components of the vibrational vector speed as the second receiver using omnidirectional sound pressure, the output of which is measured acoustic pressure P 1 (t), invariant rate determined by the relation eat

Figure 00000020
Figure 00000020

где ρ12=ρ1/ρ2, c12=C1(h)/C2, ρ1, C1(h), ρ2, C2 - измеренные предварительно плотность и скорость звука в придонном слое воды, плотность и скорость продольных волн в грунте соответственно,where ρ 12 = ρ 1 / ρ 2 , c 12 = C 1 (h) / C 2 , ρ 1 , C 1 (h), ρ 2 , C 2 - previously measured density and speed of sound in the bottom layer of water, density and the speed of longitudinal waves in the soil, respectively,

Figure 00000021
;
Figure 00000022
Figure 00000021
;
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000023
Figure 00000024

Figure 00000025
- параметр, измеряемый с помощью векторного приемника,
Figure 00000025
- parameter measured using a vector receiver,

а искомое расстояние r вычисляют по формулеand the desired distance r is calculated by the formula

Figure 00000026
где
Figure 00000027
Figure 00000026
Where
Figure 00000027

В заявленном способе измерения расстояния до контролируемого объекта общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed method of measuring the distance to a controlled object, the common essential features for him and for his prototype are:

- на контролирующем объекте генерируют и излучают направленно под углом скольжения α=arccos(Cинв/C1), где Синв, C1 - инвариантная скорость и скорость звука в воде, излучателем, возвышение которого над грунтом не превышает длины волны акустического излучения, периодический импульсный акустический сигнал;- at the controlling object, they generate and radiate directionally at a glancing angle α = arccos (C inv / C 1 ), where C inv , C 1 is the invariant speed and speed of sound in water, a radiator whose elevation above the ground does not exceed the wavelength of acoustic radiation, periodic pulsed acoustic signal;

- синхронизируют излучение сигнала с началом отсчета времени в точке приема на контролируемом объекте;- synchronize the radiation of the signal with the beginning of the time at the point of reception at the controlled object;

- принимают акустический сигнал двумя приемниками, разнесенными на расстояние l, меньшее длины волны излучаемого сигнала;- receive the acoustic signal by two receivers spaced a distance l less than the wavelength of the emitted signal;

- располагают приемники непосредственно на грунте;- have receivers directly on the ground;

- определяют на основе измерений параметров принятых сигналов групповое время tг запаздывания по формуле- determine, based on measurements of the parameters of the received signals, the group delay time t g according to the formula

Figure 00000028
Figure 00000028

- вычисляют искомое расстояние r с использованием предварительно определенной инвариантной скорости Синв, измеренной фазовой скорости Сф и группового времени tг запаздывания.- calculate the desired distance r using a predetermined invariant velocity C inv , the measured phase velocity C f and the group delay time t g .

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного способа измерения расстояния до контролируемого объекта и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed method of measuring the distance to the controlled object and the prototype shows that the first, unlike the prototype, has the following distinctive features:

- используют в качестве одного из приемников векторный приемник колебательной скорости, на выходе которого измеряют вертикальную uz и горизонтальную ur компоненты вектора колебательной скорости;- use as one of the receivers a vector receiver of vibrational velocity, at the output of which the vertical u z and horizontal u r components of the vibrational velocity vector are measured;

- используют в качестве второго приемника ненаправленный приемник звукового давления, на выходе которого измеряют звуковое давление P1(t);- use as a second receiver an omnidirectional sound pressure receiver, the output of which measures the sound pressure P 1 (t);

- инвариантную скорость определяют соотношением- the invariant speed is determined by the ratio

Figure 00000029
;
Figure 00000029
;

- вычисляют искомое расстояние r по формуле- calculate the desired distance r by the formula

Figure 00000030
.где
Figure 00000031
Figure 00000030
.Where
Figure 00000031

Данная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые испрашивается правовая охрана. Именно такая совокупность существенных признаков заявляемого способа измерения расстояния до контролируемого объекта позволила обеспечить наименьшую погрешность в условиях неоднородного волновода типа мелкого моря с помощью акустических средств, работающих в придонной области. Инструментальная погрешность измерения фазовой скорости при использовании калиброванного векторного приемника уменьшена до 1-2%. Кроме того, основные соотношения, определяющие связь между искомым расстоянием и измеренными величинами, более точно учитывают неоднородность среды, которая проявляется в рефракционном отклонении луча от горизонтального распространения на угол β. Для реальных значений профиля скорости звука в мелком море рефракционное отклонение луча может составлять 10-15°, а его учет в задании инвариантной скорости уменьшает погрешность измерения расстояния на 1-2%.This combination of common and distinctive essential features provides a technical result in all cases for which legal protection is requested. It is this combination of essential features of the proposed method for measuring the distance to a controlled object that made it possible to ensure the smallest error under the conditions of an inhomogeneous waveguide such as a shallow sea using acoustic means operating in the near-bottom region. The instrumental error in measuring the phase velocity when using a calibrated vector receiver is reduced to 1-2%. In addition, the main relations that determine the relationship between the sought distance and the measured values more accurately take into account the inhomogeneity of the medium, which manifests itself in the refractive deviation of the beam from horizontal propagation by an angle β. For real values of the sound velocity profile in the shallow sea, the refractive deviation of the beam can be 10-15 °, and its inclusion in the invariant velocity specification reduces the error of distance measurement by 1-2%.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. thanks to this combination of essential features of the invention, it has become possible to solve the problem.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из известных технических решений и пригодно для использования.Therefore, the claimed invention is new, has an inventive step, i.e. it does not explicitly follow from the known technical solutions and is suitable for use.

Способ измерения расстояния до контролируемого объекта реализуется следующим образом.The method of measuring the distance to the controlled object is implemented as follows.

На контролирующем объекте излучатель, находящийся на расстоянии от дна, не превышающем длины волны акустического излучения, излучает направленно акустический сигнал, причем максимум характеристики направленности должен лежать в диапазоне углов скольжения Δα=αmax-αmin, α=arccos(Cинв/C1(h)), соответствующих минимальному углу β=0 и максимальному углу рефракции βmax=arccos(C(h)/Cmax), где Сmax - предварительно определенная максимальная скорость звука на профиле C(z). Часть энергии излученного сигнала идет на формирование поля отраженных и прошедших волн, но большая часть энергии идет на возбуждение придонной волны, которая распространяется вдоль поверхности дна в виде комбинации водной волны и обобщенной придонной волны.At a controlling object, an emitter located at a distance from the bottom not exceeding the wavelength of acoustic radiation emits a directional acoustic signal, and the maximum directivity characteristics must lie in the range of glancing angles Δα = α max -α min , α = arccos (C inv / C 1 (h)) corresponding to the minimum angle β = 0 and the maximum angle of refraction β max = arccos (C (h) / C max ), where C max is the predefined maximum speed of sound on the profile C (z). Part of the energy of the emitted signal goes to the formation of the field of reflected and transmitted waves, but most of the energy goes to the excitation of the bottom wave, which propagates along the bottom surface in the form of a combination of a water wave and a generalized bottom wave.

На контролируемом объекте сигнал принимается приемниками, размещенными непосредственно на грунте и разнесенными на расстояние l, меньшее длины волны излучаемого сигнала [3]. В качестве одного из приемников используют векторный приемник колебательной скорости, на выходе которого измеряют вертикальную uz и горизонтальную ur компоненты вектора колебательной скорости. В качестве второго приемник используют ненаправленный приемник звукового давления, на выходе которого измеряют звуковое давление P1(t). На основе измерения параметров принятых сигналов определяют групповое время tг запаздывания по формулеAt the controlled object, the signal is received by receivers located directly on the ground and spaced a distance l shorter than the wavelength of the emitted signal [3]. As one of the receivers, a vector vibrational velocity receiver is used, at the output of which the vertical u z and horizontal u r components of the vibrational velocity vector are measured. As the second receiver, an omnidirectional sound pressure receiver is used, the output of which measures the sound pressure P 1 (t). Based on the measurement of the parameters of the received signals, the group delay time t g is determined by the formula

Figure 00000032
Figure 00000032

фазовую и инвариантную скорости по формуламphase and invariant velocities according to the formulas

Cф=C(h)/cosβ,

Figure 00000033
C f = C (h) / cosβ,
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000035
Figure 00000034
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000036
Figure 00000037

Figure 00000038
- параметр, измеряемый с помощью векторного приемника,
Figure 00000038
- parameter measured using a vector receiver,

а искомое расстояние r вычисляют по формулеand the desired distance r is calculated by the formula

Figure 00000039
Figure 00000039

Использование способа измерения расстояния до контролируемого объекта позволило снизить на 1-2% погрешность измерения расстояния в водоемах типа мелкого моря с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.Using the method of measuring the distance to a controlled object made it possible to reduce by 1-2% the error in measuring distance in water bodies such as the shallow sea with large dispersion distortions of the acoustic signal.

Источники информацииInformation sources

1. Милн П.Х. Гидроакустические системы позиционирования. Л., Судостроение, 1989 г., с.49-60.1. Milne P.H. Hydroacoustic positioning systems. L., Shipbuilding, 1989, p. 49-60.

2. Патент РФ №2125278 «Способ измерения расстояния до контролируемого объекта (его варианты)», МПК 6 G01S 15/08, 1997 г. - прототип2. RF patent No. 2125278 "Method for measuring the distance to a controlled object (its variants)", IPC 6 G01S 15/08, 1997 - prototype

3. В.А.Щуров. Векторная акустика океана. Владивосток, Дальнаука, 2003 г., с.38-54.3. V.A. Shchurov. Vector ocean acoustics. Vladivostok, Dalnauka, 2003, p. 38-54.

Claims (1)

Способ измерения расстояния до контролируемого объекта, при котором на контролирующем объекте генерируют и излучают направленно под углом скольжения α=arccos(Синв/С1),A method for measuring the distance to a controlled object, in which α = arccos (C inv / C 1 ) is generated and radiated directionally at a glancing angle at the controlling object, где Синв, C1 - инвариантная скорость и скорость звука в воде,where C inv , C 1 - the invariant speed and speed of sound in water, излучателем, возвышение которого над грунтом не превышает длины волны, периодический импульсный акустический сигнал, излучение которого синхронизируют с началом отсчета времени в точке приема на контролируемом объекте, принимают акустический сигнал на контролируемом объекте двумя приемниками, разнесенными на расстояние l, меньшее длины волны излучаемого сигнала, и расположенными непосредственно на грунте, на основе измерений параметров принятых сигналов определяют групповое время tг запаздывания по формулеa radiator whose elevation above the ground does not exceed a wavelength, a periodic pulsed acoustic signal, the radiation of which is synchronized with the time at the reception point at the controlled object, receives an acoustic signal at the controlled object by two receivers spaced apart by a distance l less than the wavelength of the emitted signal, and located directly on the ground, based on measurements of the parameters of the received signals, the group delay time t g is determined by the formula
Figure 00000040
Figure 00000040
 где P1(t) - сигнал на выходе приемника,where P 1 (t) is the signal at the output of the receiver, T1, Т - предварительно определенные временные интервалы, причем T1<T,T 1 , T are predefined time intervals, and T 1 <T, Т - период излучения импульсного сигналаT is the period of the pulse signal искомое расстояние r вычисляют с использованием предварительно определенной инвариантной скорости Синв, измеренной фазовой скорости Сф и группового времени tг запаздывания, отличающийся тем, что в качестве одного из приемников используют векторный приемник колебательной скорости, на выходе которого измеряют вертикальную uz и горизонтальную ur компоненты вектора колебательной скорости, в качестве второго приемника используют ненаправленный приемник звукового давления, на выходе которого измеряют звуковое давление P1(t), инвариантную скорость определяют соотношениемthe required distance r is calculated using a predetermined invariant velocity C inv , measured phase velocity C f and group delay time t g , characterized in that one of the receivers uses a vector vibrational velocity receiver, the output of which is measured vertical u z and horizontal u r components of the vibrational velocity vector, the second receiver uses an omnidirectional sound pressure receiver, the output of which measures the sound pressure P 1 (t), which is invariant th speed is determined by the ratio
Figure 00000041
Figure 00000041
 где ρ12=ρ1/ρ2, С12=С1(h)/C2, ρ1, C1(h), ρ2, C2 - измеренные предварительно плотность и скорость звука в придонном слое воды, плотность и скорость продольных волн в грунте соответственно,where ρ 12 = ρ 1 / ρ 2 , C 12 = C 1 (h) / C 2 , ρ 1 , C 1 (h), ρ 2 , C 2 - previously measured density and speed of sound in the bottom layer of water, density and the speed of longitudinal waves in the soil, respectively,
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000044
Figure 00000045
Figure 00000046
- параметр, измеряемый с помощью векторного приемника,
Figure 00000046
- parameter measured using a vector receiver, а искомое расстояние r вычисляют по формулеand the desired distance r is calculated by the formula
Figure 00000047
Figure 00000047
 где Сф=C1(h)/cosβ.where C f = C 1 (h) / cosβ.
RU2006129406/28A 2006-08-14 2006-08-14 Mode of measuring distance to a controlled object RU2313802C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006129406/28A RU2313802C1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Mode of measuring distance to a controlled object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006129406/28A RU2313802C1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Mode of measuring distance to a controlled object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2313802C1 true RU2313802C1 (en) 2007-12-27

Family

ID=39019046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006129406/28A RU2313802C1 (en) 2006-08-14 2006-08-14 Mode of measuring distance to a controlled object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313802C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452979C1 (en) * 2010-11-01 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
RU2452978C1 (en) * 2010-10-04 2012-06-10 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
RU2452977C1 (en) * 2010-11-11 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
CN103076604A (en) * 2012-12-31 2013-05-01 东南大学 Method for measuring distance of low-frequency underwater sound pulse signal on basis of frequency dispersion features
RU2697861C1 (en) * 2019-01-27 2019-08-21 Игорь Борисович Широков Method of measuring range at a monitored facility and a measuring station

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2452978C1 (en) * 2010-10-04 2012-06-10 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
RU2452979C1 (en) * 2010-11-01 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
RU2452977C1 (en) * 2010-11-11 2012-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Method of measuring distance to monitored facility
CN103076604A (en) * 2012-12-31 2013-05-01 东南大学 Method for measuring distance of low-frequency underwater sound pulse signal on basis of frequency dispersion features
RU2697861C1 (en) * 2019-01-27 2019-08-21 Игорь Борисович Широков Method of measuring range at a monitored facility and a measuring station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8385152B2 (en) Method and system for remote sound speed measurement
RU2311662C1 (en) Method for measuring distance to controlled object
RU2313802C1 (en) Mode of measuring distance to a controlled object
RU2343502C2 (en) Method and system of positional analysis of object under observation by depth in aqueous medium
US20220236437A1 (en) Method and system for determining top and bottom depth of an under water mud layer
CN108680234A (en) A kind of water-depth measurement method of quarice layer medium
RU2659710C1 (en) Vessel speed measuring method by the doppler log
RU2451300C1 (en) Hydroacoustic navigation system
NO334516B1 (en) Procedure for Determining Average Sound Speed in an Amount of Water
Sanford et al. An acoustic Doppler and electromagnetic velocity profiler
RU2350983C2 (en) Method for determination of object submersion depth
RU2125278C1 (en) Method measuring distance to controlled object ( its versions )
Balk et al. Surface-induced errors in target strength and position estimates during horizontal acoustic surveys.
RU2313803C1 (en) Mode of measuring distance to a controlled object
CN110471032B (en) Method for passively positioning underwater target
RU2452978C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2311663C1 (en) Method for measuring distance to controlled object
RU2510608C1 (en) Method of measuring thickness of ice from underwater vehicle
RU2452979C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2452977C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
RU2456635C1 (en) Method of measuring distance to monitored facility
Sathishkumar et al. Echo sounder for seafloor object detection and classification
RU2545065C2 (en) Method to measure acoustic speed in water
RU2721307C1 (en) Acoustic method and apparatus for measuring sea-wave parameters
RU2529626C2 (en) Apparatus for determining corrections to depth measured by echo sounder when mapping bottom topography of water area

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170815