RU2350983C2 - Method for determination of object submersion depth - Google Patents
Method for determination of object submersion depth Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350983C2 RU2350983C2 RU2007105779/28A RU2007105779A RU2350983C2 RU 2350983 C2 RU2350983 C2 RU 2350983C2 RU 2007105779/28 A RU2007105779/28 A RU 2007105779/28A RU 2007105779 A RU2007105779 A RU 2007105779A RU 2350983 C2 RU2350983 C2 RU 2350983C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- distance
- depth
- time
- carrier
- horizon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения глубины погружения объекта с использованием гидролокатора ближнего действия, установленного на движущемся носителе относительно горизонта движения носителя.The present invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to measure the immersion depth of an object using a short-range sonar mounted on a moving medium relative to the horizon of movement of the medium.
Известны методы обнаружения объекта, находящегося в близи подвижного носителя в водной среде, с использованием гидролокатора, установленного на этом носителе. Использование этих методов позволяют обнаруживать объект, измерять до него дистанцию и измерять направление на объект (Яковлев А.Н., Каблов Г.П. Гидролокаторы ближнего действия. Л., Судостроение, 1983 г.).Known methods for detecting an object located in the vicinity of a mobile carrier in an aqueous medium using a sonar mounted on this carrier. Using these methods allow you to detect an object, measure the distance to it and measure the direction to the object (Yakovlev AN, Kablov GP Short-range sonars. L., Shipbuilding, 1983).
Этот способ содержит: излучение зондирующего сигнала, измерение времени задержки между излученным сигналом и принятым эхосигналом от объекта, определение дистанции до обнаруженного объекта по величине временной задержки и известной скорости распространения звука и определение направления прихода отраженного сигнала в горизонтальном направлении.This method includes: radiation of the probe signal, measuring the delay time between the emitted signal and the received echo signal from the object, determining the distance to the detected object from the value of the time delay and the known speed of sound propagation and determining the direction of arrival of the reflected signal in the horizontal direction.
Однако способ не позволяют определить глубину погружения объекта. Известен метод определения глубины погружения цели с использованием гидролокатора, (А.П.Сташкевич, «Акустика океана», Судостроение, Ленинград, 1966 г., стр.263). Способ содержит измерение дистанции до цели и угла, определяемого направлением характеристики направленности в вертикальной плоскости.However, the method does not allow to determine the immersion depth of the object. A known method for determining the depth of immersion of a target using a sonar (A.P. Stashkevich, “Acoustics of the Ocean”, Shipbuilding, Leningrad, 1966, p. 263). The method includes measuring the distance to the target and the angle determined by the direction of the directivity in the vertical plane.
Известен «Способ и устройство определения глубины подводного объекта» авторы SATO KAZUO и др. по патенту JP 02708109 В2 от 04.02.98 г. G01S 15\10 HITACYI LTD, который основан на том же принципе, что и предыдущий способ, но определение направления производится с использованием сканирования характеристики направленности в вертикальной плоскости при излучении зондирующего сигнала узкой характеристикой направленности.The well-known "Method and device for determining the depth of an underwater object" authors SATO KAZUO and others according to patent JP 02708109 B2 dated 02/04/98 G01S 15 \ 10 HITACYI LTD, which is based on the same principle as the previous method, but the direction is determined using a scan of the directivity in the vertical plane when the probe signal is emitted by a narrow directivity.
Недостатком данных методов является то, что необходимо точно знать направление на цель, которая определяется с использованием узкой характеристики направленности (ХН) в вертикальной плоскости. Результатом оценки глубины для объекта является величина, которая получается при решении прямоугольного треугольника по гипотенузе, определяемой по оценке дистанции и углу, определяемому направлением характеристики направленности.The disadvantage of these methods is that it is necessary to know exactly the direction to the target, which is determined using a narrow directivity characteristic (XI) in the vertical plane. The result of evaluating the depth for an object is the value that is obtained when solving a right triangle by hypotenuse, which is determined by estimating the distance and angle determined by the direction of the directivity.
Такая процедура определения глубины погружения зависит от правильности получения оценки направления на цель, которая зависит от ширины характеристики направленности в вертикальной плоскости. Чем уже ХН, тем точнее можно определить направление на цель. Существующие системы обнаружения эхосигнала имеют узкую характеристику направленности в горизонтальной плоскости и широкую характеристику направленности в вертикальной плоскости. Ширина характеристики направленности в вертикальной плоскости является конечной величиной и составляет в существующих системах величину порядка 20° по уровню 0.7 от максимума, и, следовательно, ошибка определения угла будет иметь значение порядка 20°-25°, поскольку эхосигнал может быть принят не по центру характеристики направленности, а одним из ее краев. При этом суммарная ошибка определения глубины может достигать 50%. Кроме того, следует учесть, что даже если путем аппаратурных затрат удастся обеспечить узкую ХН в вертикальной плоскости, то обнаружение цели узкой характеристикой направленности существенно усложнится.Such a procedure for determining the depth of immersion depends on the correctness of obtaining an estimate of the direction to the target, which depends on the width of the directivity in the vertical plane. The narrower the CN, the more accurately you can determine the direction to the target. Existing echo detection systems have a narrow directivity pattern in the horizontal plane and a wide directivity pattern in the vertical plane. The width of the directivity characteristic in the vertical plane is a finite value and in existing systems is about 20 ° at a level of 0.7 from the maximum, and therefore, the error in determining the angle will have a value of about 20 ° -25 °, since the echo can be received not in the center of the characteristic focus, and one of its edges. In this case, the total error in determining the depth can reach 50%. In addition, it should be borne in mind that even if by means of hardware costs it is possible to provide a narrow CN in the vertical plane, then target detection with a narrow directivity characteristic will be significantly more complicated.
Сложность формирования узкой характеристики направленности в вертикальной плоскости и трудности обнаружения цели такой характеристикой направленности ограничивают возможности практического использования известного метода.The complexity of the formation of a narrow directivity pattern in the vertical plane and the difficulty of detecting a target with such a directivity pattern limit the possibilities of practical use of the known method.
Наиболее близким аналогом является способ, изложенный в книге А.П.Сташкевича, «Акустика океана», который выбирается нами в качестве прототипа.The closest analogue is the method described in the book by A.P. Stashkevich, “Acoustics of the Ocean”, which we choose as a prototype.
Способ содержит следующие операции:The method contains the following operations:
излучение зондирующего сигнала в момент времени t1,radiation of the probe signal at time t 1 ,
прием эхосигнала от объекта,receiving an echo from an object,
измерение временной задержки между моментами излучения зондирующего сигнала и приема эхосигнала,measuring the time delay between the moments of radiation of the probe signal and the reception of the echo signal,
определение на момент времени t1 дистанции D1 до объекта по величине временной задержки и известной скорости распространения звука,determining at time t 1 the distance D 1 to the object by the value of the time delay and the known speed of sound propagation,
измерение направления на цель в вертикальной плоскости;measuring the direction to the target in a vertical plane;
определение глубины погружения по формуле Н=D Sin (α),determination of the depth of immersion by the formula H = D Sin (α),
где D - измеренная дистанция до цели,where D is the measured distance to the target,
α - угол между направлением движения носителя и направлением на цель в вертикальной плоскости.α is the angle between the direction of movement of the carrier and the direction to the target in a vertical plane.
Указанные недостатки устраняются тем, что в известный способ, содержащий излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала и измерение дистанции D1 на момент времени t1, вводят дополнительные операции, а именно:These shortcomings are eliminated by the fact that in the known method comprising emitting a sounding signal, receiving an echo signal and measuring a distance D 1 at time t 1 , additional operations are introduced, namely:
в момент времени t1+Δt повторяют процедуру измерения дистанции до объекта, определяют дистанцию D2 до объекта в момент времени t1+Δt,at time t 1 + Δt repeat the procedure for measuring the distance to the object, determine the distance D 2 to the object at time t 1 + Δt,
определяют скорость движения носителя Vсоб;determine the speed of the carrier V sob ;
и глубину погружения объекта относительно горизонта движения носителя определяют по формулеand the depth of immersion of the object relative to the horizon of movement of the medium is determined by the formula
где Where
где Where
D1 - дистанция до объекта в момент времени t1,D 1 - distance to the object at time t 1 ,
D2 - дистанция до объекта на момент времени t1+Δt,D 2 - distance to the object at time t 1 + Δt,
hизл- глубина погружения излучателя,h rad - the depth of immersion of the radiator,
V2 соб - скорость перемещения излучателя.V 2 sob - the speed of the emitter.
Техническим результатом предложенного способа является повышение точности измерения глубины погружения объекта относительно горизонта движения носителя и упрощение реализации способа.The technical result of the proposed method is to increase the accuracy of measuring the depth of immersion of the object relative to the horizon of movement of the medium and simplifying the implementation of the method.
Поясним достижения указанного технического результата.Let us explain the achievement of the specified technical result.
В предлагаемом техническом решении используются оценки дистанции до обнаруженного объекта, полученные из двух точек, разнесенных на некоторое расстояние. Это расстояние может быть определено, если известна собственная скорость движения и интервал времени между излучением сигнала. Точность измерения собственной скорости на средних скоростях движения не превышает 0,2-0,5 узла. Отсюда следует, что точность измерения глубины погружения на дистанциях порядка 2-х километров будет находиться в пределах ±20% от измеряемой глубины. Кроме того, отсутствует необходимость формирования узкой характеристики направленности, проводить сканирование этой характеристики по вертикали и определять точное угловое положение объекта, что существенно упрощает реализацию способа.The proposed technical solution uses estimates of the distance to the detected object, obtained from two points spaced a certain distance. This distance can be determined if the intrinsic speed of movement and the time interval between the signal emission are known. The accuracy of measuring its own speed at medium speeds does not exceed 0.2-0.5 knots. It follows that the accuracy of measuring the depth of immersion at distances of the order of 2 kilometers will be within ± 20% of the measured depth. In addition, there is no need to form a narrow directivity characteristic, scan this characteristic vertically and determine the exact angular position of the object, which greatly simplifies the implementation of the method.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой приведена блок-схема устройства, реализующего способ.The invention is illustrated in figure 1, which shows a block diagram of a device that implements the method.
Устройство, реализующее данный способ, содержит гидролокатор 1 ближнего действия, соединенный через измеритель 2 дистанции с вычислителем 3, второй вход которого соединен с измерителем 4 собственной скорости, а третий вход - с блоком управления 5. Второй выход блока 5 соединен со входом гидролокатора 1, а третий выход с измерителем 2 дистанции.A device that implements this method contains a short-range sonar 1 connected through a distance meter 2 to a computer 3, the second input of which is connected to a self-speed meter 4, and the third input to a control unit 5. The second output of block 5 is connected to the input of sonar 1, and the third output with a 2 distance meter.
С помощью предложенного устройства способ осуществляется следующим образом.Using the proposed device, the method is as follows.
Гидролокатор 1 излучает зондирующие сигналы в момент времени t1, принимает отраженный от объекта эхосигнал, который поступает в измеритель 2 дистанции. В измерителе 2 по времени задержки между излученным сигналом и принятым сигналом и по известной скорости распространения звука определяют дистанцию до объекта D1. Измеренная оценка дистанции D1 в момент t1 поступает в вычислитель 3. Корабельным лагом-измерителем собственной скорости 4 измеряют скорость движения носителя, значение которой поступает на второй вход вычислителя 3. При излучении следующей посылки гидролокатором 1 производят последующее измерение дистанции в последующий момент времени, и определяется дистанция D2, соответствующая времени t1+Δt. По разности времен излучения Δt, измеренным оценкам дистанции D1 и D2 оценки собственной скорости V в вычислителе 3 определяют пройденный путь V Δt носителем гидролокатора 1 между посылками, решается система 2 уравненийSonar 1 emits sounding signals at time t 1 , receives the echo signal reflected from the object, which enters the distance meter 2. In meter 2, the distance to the object D 1 is determined by the delay time between the emitted signal and the received signal and the known speed of sound propagation. The measured distance estimate D 1 at time t 1 enters the calculator 3. The ship's own speed log lag 4 measures the speed of the carrier, the value of which goes to the second input of the calculator 3. When the next package is emitted by sonar 1, a subsequent distance measurement is made at the next time, and the distance D 2 corresponding to the time t 1 + Δt is determined. From the difference of the radiation times Δt, the measured estimates of the distance D 1 and D 2 estimates of the own speed V in the calculator 3 determine the distance traveled V Δt by the sonar carrier 1 between packages, the system of 2 equations is solved
из которой можно получить оценку ΔD, знание которой позволяет вычислить искомую глубину погружения объекта локации относительно носителя:from which we can obtain the estimate ΔD, the knowledge of which allows us to calculate the desired immersion depth of the location object relative to the carrier:
где Where
Точность измерения глубины погружения определяется временем измерения дистанции и точностью измерения собственной скорости движения носителя. Как правило, точность измерения дистанции определяется разрешающей способностью используемого зондирующего сигнала и составляет величину порядка 1-2 метров. Точность измерения собственной скорости на средних скоростях движения не превышает 0,2-0,5 узла. Отсюда следует, что точность измерения глубины погружения на дистанциях порядка 2 километров будет находиться в пределах ±20% от измеряемой глубины. Если глубина погружения объекта мала, то соотношения между D1 и D2 будут отличаться только на величину V Δt. Для гидролокаторов ближнего действия (освещения ближней обстановки) характерно использование сигналов короткой длительности либо сложных сигналов, обладающих хорошей разрешающей способностью по дистанции. Дальность действия гидролокатора ближнего действия ограничивается дистанциями нескольких километров. Как правило, на этих дистанциях многолучевое распространение не оказывает существенного влияния.The accuracy of measuring the depth of immersion is determined by the time of measuring the distance and the accuracy of measuring the carrier’s own speed. As a rule, the accuracy of distance measurement is determined by the resolution of the probing signal used and is about 1-2 meters. The accuracy of measuring its own speed at medium speeds does not exceed 0.2-0.5 knots. It follows that the accuracy of measuring the depth of immersion at distances of about 2 kilometers will be within ± 20% of the measured depth. If the immersion depth of the object is small, then the relations between D 1 and D 2 will differ only by the value of V Δt. Short-range sonar (short-range lighting) is characterized by the use of short-duration signals or complex signals that have good distance resolution. The range of short-range sonar is limited to distances of several kilometers. As a rule, at these distances the multipath propagation does not have a significant effect.
Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность измерения глубины объекта относительно горизонта движения носителя, на котором установлен гидролокатор, и упростить реализацию способа, поскольку никаких требований к ширине и точности формирования характеристики направленности гидроакустической антенны гидролокатора в вертикальной плоскости в этом способе не предъявляется. Это позволяет считать заявленный технический результат достигнутым.Thus, the proposed method allows to increase the accuracy of measuring the depth of the object relative to the horizon of movement of the carrier on which the sonar is mounted, and to simplify the implementation of the method, since there are no requirements for the width and accuracy of forming the directivity characteristics of the sonar antenna of the sonar in the vertical plane in this method. This allows us to consider the claimed technical result achieved.
Claims (1)
где
A method for determining the immersion depth of an object using a sonar mounted on a movable medium relative to the horizon of movement of the medium, containing the radiation of the sounding signal at time t 1 , receiving an echo from the object, measuring the time delay between the moments of radiation of the sounding signal and receiving an echo, determining at a time t 1 distance D 1 to the object in the direction of arrival of the reflected signal in terms of the time delay and the known speed of sound propagation, differing in those m, that at time t 1 + Δt, repeat the procedure for determining the distance to the object and find the distance D 2 to the object at time t 1 + Δt, measure the speed of the carrier V; and the depth H of immersion of the object relative to the horizon of movement of the medium is determined by the formula
Where
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007105779/28A RU2350983C2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Method for determination of object submersion depth |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007105779/28A RU2350983C2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Method for determination of object submersion depth |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007105779A RU2007105779A (en) | 2008-08-20 |
RU2350983C2 true RU2350983C2 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=39747704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007105779/28A RU2350983C2 (en) | 2007-02-15 | 2007-02-15 | Method for determination of object submersion depth |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350983C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478983C1 (en) * | 2011-12-05 | 2013-04-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method for detection of splashing-down object submersion depth |
RU2516602C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method to determine depth of object submersion |
RU2516594C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining distance estimation error using sonar system |
RU2576349C2 (en) * | 2014-04-30 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Hydroacoustic station for illuminating underwater environment |
RU2625041C1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-07-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for measuring object immersion depth |
RU2660292C1 (en) * | 2017-08-29 | 2018-07-05 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for determining object immersion depth |
RU2803528C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-09-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Method for obtaining information about an underwater noise emitting object |
-
2007
- 2007-02-15 RU RU2007105779/28A patent/RU2350983C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СТАШКЕВИЧ А.П. Акустика океана. - Л.: Судостроение, 1966, с.263. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478983C1 (en) * | 2011-12-05 | 2013-04-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method for detection of splashing-down object submersion depth |
RU2516594C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining distance estimation error using sonar system |
RU2516602C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method to determine depth of object submersion |
RU2576349C2 (en) * | 2014-04-30 | 2016-02-27 | Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Hydroacoustic station for illuminating underwater environment |
RU2625041C1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-07-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for measuring object immersion depth |
RU2660292C1 (en) * | 2017-08-29 | 2018-07-05 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for determining object immersion depth |
RU2803528C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-09-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Method for obtaining information about an underwater noise emitting object |
RU2806876C1 (en) * | 2023-01-10 | 2023-11-08 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method for classifying underwater object |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007105779A (en) | 2008-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7366056B2 (en) | Depth sounding by acoustic pingers in a seismic spread | |
RU2350983C2 (en) | Method for determination of object submersion depth | |
RU2634787C1 (en) | Method of detecting local object against background of distributed interference | |
CN104133217B (en) | Method and device for three-dimensional velocity joint determination of underwater moving target and water flow | |
RU2343502C2 (en) | Method and system of positional analysis of object under observation by depth in aqueous medium | |
RU2012153734A (en) | METHOD FOR SHOOTING AQUATORIA BOTTOM RELIEF AND DEVICE FOR SHOOTING AQUATORIA BOTTOM RELIEF | |
RU2009110868A (en) | METHOD FOR SHOOTING AQUATORIA BOTTOM RELIEF AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU75061U1 (en) | ACTIVE HYDROLOCATOR | |
RU2541435C1 (en) | Method of determining iceberg immersion | |
RU2548596C1 (en) | Method of determining iceberg submersion | |
WO2010019368A1 (en) | System and method of range estimation | |
KR20060135715A (en) | Device for avoiding obstacles for high-speed multi-hulled watercraft | |
RU2581416C1 (en) | Method of measuring sound speed | |
RU117018U1 (en) | NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION | |
RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
RU2510608C1 (en) | Method of measuring thickness of ice from underwater vehicle | |
RU2590932C1 (en) | Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object | |
RU2612201C1 (en) | Method of determining distance using sonar | |
RU2660292C1 (en) | Method for determining object immersion depth | |
RU2478983C1 (en) | Method for detection of splashing-down object submersion depth | |
RU2545065C2 (en) | Method to measure acoustic speed in water | |
RU2515125C1 (en) | Method of determining sound speed | |
RU2625041C1 (en) | Method for measuring object immersion depth | |
RU2515419C1 (en) | Method of measuring change in course angle of probing signal source | |
RU2619311C1 (en) | Method for automatical determining iceberg parameters by hydrolocation method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090216 |