RU2378663C1 - Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals - Google Patents

Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals Download PDF

Info

Publication number
RU2378663C1
RU2378663C1 RU2008123343/28A RU2008123343A RU2378663C1 RU 2378663 C1 RU2378663 C1 RU 2378663C1 RU 2008123343/28 A RU2008123343/28 A RU 2008123343/28A RU 2008123343 A RU2008123343 A RU 2008123343A RU 2378663 C1 RU2378663 C1 RU 2378663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
navigation signals
source
coordinates
hydroacoustic
navigation
Prior art date
Application number
RU2008123343/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Викторович Матвиенко (RU)
Юрий Викторович Матвиенко
Николай Иванович Рылов (RU)
Николай Иванович Рылов
Роман Николаевич Рылов (RU)
Роман Николаевич Рылов
Original Assignee
Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (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 (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2008123343/28A priority Critical patent/RU2378663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378663C1 publication Critical patent/RU2378663C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30Assessment of water resources

Landscapes

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

Abstract

FIELD: physics; navigation.
SUBSTANCE: invention relates to underwater navigation equipment, specifically to determination of location or for precise determination of coordinates of points where stationary beacons of hydroacoustic navigation systems are located, starting points or hovering points of standalone underwater robots and other underwater equipment fitted with sources of navigation signals. The method of determining horizontal coordinates of a stationary source of hydroacoustic navigation signals involves towing a hydroacoustic reception antenna in the vicinity of the point where a source of hydroacoustic navigation signals is located. The propagation time of hydroacoustic navigation signal in points where the reception antenna is located is measured. Current coordinates of the towed antenna at the moment of receiving the navigation signals are taken down. The obtained information is recorded and then used to calculate coordinates of the stationary underwater source. The towed hydroacoustic reception antenna is moved on arbitrary tracks which cover different directions in the vicinity of the point where the stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals is located. The recorded coordinates of the reception antenna, obtained on arbitrary tracks, are sorted into groups equidistant from the stationary underwater source of navigation signals in accordance with the measured propagation time of navigation signals. Then for each group equidistant coordinate readings, if their number is less than three, horizontal coordinates of the source Xk, Yk - are determined.
EFFECT: reduced error of determining coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals in uncertain hydrology conditions and shorter time for coordination.
1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам подводной навигации, в частности к определению местоположения или для точной координатной привязки точек постановки стационарных маяков гидроакустических навигационных систем, стартовых точек или точек зависания автономных подводных роботов и других подводных технических средств, оснащенных источниками гидроакустических навигационных сигналов.The invention relates to means of underwater navigation, in particular to determining the location or for the exact coordinate reference of points for setting stationary beacons of hydroacoustic navigation systems, starting points or hovering points of autonomous underwater robots and other underwater technical means equipped with sources of hydroacoustic navigation signals.

Общеизвестен способ определения координат мест установки стационарных донных гидроакустических маяков, оснащенных источником гидроакустических навигационных сигналов, в котором определение координат выполняется с борта обеспечивающего судна с использованием судовой гидроакустической антенны для приема этих гидроакустических навигационных сигналов. В известном способе синхронно измеряются текущие координаты судовой антенны, буксируемой движущимся судном, и наклонные дальности между источником и приемной антенной. Для реализации способа судно выполняет специальные прямолинейные галсы вблизи точки постановки маяка и рассчитывают координаты маяка по алгоритмам, связывающим измеренные дальности и координаты буксируемой антенны [1].It is a well-known method for determining the coordinates of the installation sites of stationary bottom sonar beacons equipped with a source of sonar navigation signals, in which the coordinates are determined from the side of the supplying vessel using the ship's sonar antenna for receiving these sonar navigation signals. In the known method, the current coordinates of the ship's antenna towed by a moving ship and the slant ranges between the source and the receiving antenna are synchronously measured. To implement the method, the vessel performs special straight-line tacks near the point of setting the lighthouse and calculates the coordinates of the lighthouse according to algorithms linking the measured ranges and the coordinates of the towed antenna [1].

Недостатками такого способа являются необходимость выполнения жестко заданных галсов судна и необходимость точного измерения наклонной дистанции. Последнее включает необходимость точного измерения времени распространения гидроакустического навигационного сигнала и необходимость точного определения эффективной скорости распространения сигнала в районе работ, причем значение эффективной скорости в существенной степени определяется вертикальным распределением скорости звука (ВРСЗ) в районе работ и является различным для разных значений наклонной дальности, что существенно усложняет и увеличивает продолжительность выполнения работы из-за необходимости измерения гидрологических характеристик района и глубины установки маяков.The disadvantages of this method are the need to perform hard-set tacks of the vessel and the need for accurate measurement of the inclined distance. The latter includes the need to accurately measure the propagation time of the hydro-acoustic navigation signal and the need to accurately determine the effective speed of signal propagation in the area of work, and the value of the effective speed is largely determined by the vertical distribution of the speed of sound (ARSS) in the area of work and is different for different values of the slant range, which significantly complicates and increases the duration of the work due to the need to measure hydrological Sgiach characteristics of the area and depth of installation of beacons.

Известен способ определения координат донных навигационных объектов, основанный на измерении наклонной дальности источника от буксируемой приемной судовой антенны и текущих координат буксируемой судовой антенны обеспечивающего судна [2], в котором для уменьшения времени координатной привязки маяков процедура определения наклонной дальности упрощена за счет предварительного расчета эффективной скорости звука путем ее аппроксимации от времени распространения сигнала для заданных глубин установки судовой антенны и источника гидроакустических навигационных сигналов. Эффективная скорость аппроксимируется полиномом второй степени времени распространения навигационного сигналаA known method for determining the coordinates of bottom navigational objects based on measuring the inclined distance of the source from the towed receiving ship antenna and the current coordinates of the towed ship antenna of the supply vessel [2], in which to reduce the time of coordinate reference of the beacons, the procedure for determining the inclined range is simplified by preliminary calculation of the effective speed sound by approximating it from the signal propagation time for given installation depths of the ship's antenna and hydro usticheskih navigation signals. The effective speed is approximated by a polynomial of the second degree of the propagation time of the navigation signal

ce=a0+a1t+a2t2.c e = a 0 + a 1 t + a 2 t 2 .

Коэффициенты полинома а0, a1, а2 определяются существующими гидрологическими и геометрическими условиями работы. Это позволяет получать относительно точные значения наклонной дальностиThe coefficients of the polynomial a 0 , a 1 , and 2 are determined by the existing hydrological and geometric working conditions. This allows relatively accurate oblique range values to be obtained.

D=cetD = c e t

в широком диапазоне изменений времени распространения, при принятых гидрологических и геометрических условиях работы. Для известного способа при выполнении произвольных галсов судна в районе постановки маяков координаты объекта рассчитываются на основе обработки информации, которая включает текущие координаты судовой антенны по данным судовой спутниковой навигационной системы и точное время распространения навигационного сигнала. Эффективная скорость распространения гидроакустического навигационного сигнала предварительно устанавливается как функция гидрологических характеристик района работ.in a wide range of changes in the propagation time, under the accepted hydrological and geometric working conditions. For the known method, when performing arbitrary ship tacks in the area of beacons, the coordinates of the object are calculated based on information processing, which includes the current coordinates of the ship’s antenna according to the data of the ship’s satellite navigation system and the exact time of propagation of the navigation signal. The effective velocity of the hydro-acoustic navigation signal is pre-set as a function of the hydrological characteristics of the area of work.

Известный способ по своему функциональному назначению, по своей технической сущности и достигаемому техническому результату наиболее близок к заявляемому способу и принят за прототип.The known method for its functional purpose, for its technical nature and the achieved technical result is closest to the claimed method and is taken as a prototype.

Недостатками такого способа являются длительное время координирования за счет необходимости измерения гидрологии и необходимость определения эффективной скорости, а также недостаточная точность координирования за счет погрешности определения эффективной скорости и систематических погрешностей измерения времени распространения.The disadvantages of this method are the long coordination time due to the need to measure hydrology and the need to determine the effective speed, as well as insufficient coordination due to the error in determining the effective speed and systematic errors in measuring the propagation time.

В основу изобретения поставлена задача - снижение погрешности определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов в условиях неопределенной гидрологии и уменьшение времени выполнения координирования.The basis of the invention is the task of reducing the error in determining the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals in conditions of uncertain hydrology and reducing the time of coordination.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов, при котором в окрестности места постановки названного источника гидроакустических навигационных сигналов буксируют, посредством обеспечивающего судна, гидроакустическую приемную антенну, измеряют время распространения гидроакустических навигационных сигналов в точках нахождения приемной антенны, фиксируют текущие координаты буксируемой антенны в момент приема навигационных сигналов, полученную информацию записывают и по ней вычисляют координаты неподвижного подводного источника, буксируемую гидроакустическую приемную антенну посредством обеспечивающего судна перемещают произвольными галсами, охватывающими с различных направлений окрестность места постановки неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов, зафиксированные координаты приемной антенны, полученные на произвольных галсах, формируют в группы, равноудаленные от неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов в соответствии с измеренными временами распространения навигационных сигналов, затем для каждой группы равноудаленных координатных отсчетов, если их число не менее трех, оценивают горизонтальные координаты источника Xk, Yk по формуламThe problem is solved in that in the method for determining the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals, in which, in the vicinity of the location of the named source of hydroacoustic navigation signals, the hydroacoustic receiving antenna is towed by a supplying vessel, the propagation time of hydroacoustic navigation signals at the points of the receiving antenna is measured , fix the current coordinates of the towed antenna at the time of receiving the nav ion signals, the received information is recorded and the coordinates of a fixed underwater source are calculated from it, the towed hydroacoustic receiving antenna is moved by arbitrary tacks using the supplying vessel, covering from different directions the location of the stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals, the recorded coordinates of the receiving antenna obtained on arbitrary tacks, form hydra groups in groups equidistant from a stationary underwater source acoustic navigation signals in accordance with the measured propagation times of the navigation signals, then for each group of equidistant coordinate samples, if their number is not less than three, evaluate the horizontal coordinates of the source X k , Y k according to the formulas

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

и вычисляют горизонтальные координаты Х, Y неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов после осреднения оценок по всем равноудаленным зонам:and calculate the horizontal coordinates X, Y of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals after averaging the estimates for all equidistant zones:

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

где

Figure 00000005
Figure 00000006
Where
Figure 00000005
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

{xi, yi} - группа координатных отсчетов буксируемой антенны, равноудаленных от источника, сформированная для времени распространения навигационного сигнала tk при установленной ширине временного окна Δt,{x i , y i } - a group of coordinate readings of the towed antenna, equidistant from the source, formed for the propagation time of the navigation signal t k at a set time window width Δt,

N - число координатных отсчетов, принятых при расчете в k-той зоне дальности;N is the number of coordinate samples taken in the calculation in the k-th range zone;

i=1,…N;i = 1, ... N;

Figure 00000010
- число зон дальности;
Figure 00000010
- the number of range zones;

t={tmax, tmin} - временной интервал распространения гидроакустических навигационных сигналов, зафиксированный при перемещении приемной гидроакустической антенны.t = {t max , t min } is the time interval of the propagation of sonar navigation signals recorded during the movement of the receiving sonar antenna.

В заявляемом техническом решении определение горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов решается как задача определения геометрического центра окружности, радиус которой - горизонтальная дальность приемной антенны от источника. Горизонтальная дальность приемной антенны в общем случае является функцией глубин излучающей и приемной антенн, эффективной скорости и времени распространения навигационного сигнала. Для ряда установленных точек этой окружности положение центра находится методами статистической обработки, например методом наименьших квадратов по приведенным формулам. Расчетные значения координат объекта оказываются зависимыми только от координат приемной антенны, фиксированных в равноудаленных зонах, и независимыми от значений эффективной скорости, поскольку при равном времени распространения (что задается условиями расчета путем формирования равноудаленных зон) и заданных глубинах установки антенн источника и приемника скорость распространения сигналов в различных точках акватории (по различным горизонтальным направлениям) является одинаковой.In the claimed technical solution, the determination of the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals is solved as the task of determining the geometric center of a circle whose radius is the horizontal distance of the receiving antenna from the source. The horizontal range of the receiving antenna is generally a function of the depths of the radiating and receiving antennas, the effective speed and propagation time of the navigation signal. For a number of established points of this circle, the center position is found by statistical processing methods, for example, by the least squares method using the above formulas. The calculated values of the object’s coordinates turn out to depend only on the coordinates of the receiving antenna, fixed in equidistant zones, and independent of the values of the effective speed, since for equal propagation time (which is determined by the calculation conditions by forming equidistant zones) and the given installation depths of the source and receiver antennas, the signal propagation speed at different points in the water area (in different horizontal directions) is the same.

Для примера, предположим, что буксируемая приемная антенна движется по окружности, в центре которой установлен источник гидроакустических навигационных сигналов. Условием такого движения является равенство времени распространения навигационного сигнала, принимаемого в каждой точке траектории. Точное значение времени не имеет значения. Наличие систематической погрешности измерения времени не влияет на результат координирования. Для принятой модели расчета в этом случае погрешность определения координат неподвижного источника гидроакустических навигационных сигналов σМ определяется только погрешностью измерения координат буксируемой антенны σА и связана с ней зависимостью

Figure 00000011
For example, suppose a towed receiving antenna moves in a circle in the center of which a source of sonar navigation signals is installed. The condition for such movement is the equality of the propagation time of the navigation signal received at each point of the trajectory. The exact value of the time does not matter. The presence of a systematic error in the measurement of time does not affect the result of coordination. For the accepted calculation model, in this case, the error in determining the coordinates of a fixed source of hydroacoustic navigation signals σ M is determined only by the error in measuring the coordinates of the towed antenna σ A and is related to it by the dependence
Figure 00000011

N - число отсчетов координат, взятых для выбранного значения времени распространения. Если погрешность определения координат буксируемой антенны определяется погрешностью систем спутниковой навигации и составляет 5-10 м, то погрешность определения координат источника может быть меньше 1 м при числе наблюдений несколько сотен. Такой объем данных для координирования легко достигается при движении судна по акватории различными галсами и формированием нескольких десятков равноудаленных зон. Например, при периоде следования навигационных сигналов 10 с, за один час координирования накапливаются 360 координатных отсчетов, и этих данных достаточно для определения координат с ошибкой менее 1 м.N is the number of coordinate samples taken for the selected propagation time value. If the error in determining the coordinates of the towed antenna is determined by the error in satellite navigation systems and is 5-10 m, then the error in determining the coordinates of the source can be less than 1 m with a number of observations of several hundred. Such a volume of data for coordination is easily achieved when the vessel moves across the water area with various tacks and the formation of several tens of equidistant zones. For example, with a navigation signal following a period of 10 s, 360 coordinate readings are accumulated in one hour of coordination, and this data is sufficient to determine coordinates with an error of less than 1 m.

В заявленном способе определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed method for determining the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals, common essential features for him and for his prototype are:

- в окрестности места постановки подводного источника гидроакустических сигналов буксируют посредством обеспечивающего судна гидроакустическую приемную антенну;- in the vicinity of the location of the underwater source of hydroacoustic signals towed by a supporting vessel hydroacoustic receiving antenna;

- измеряют время распространения гидроакустических навигационных сигналов в точках нахождения приемной антенны;- measure the propagation time of sonar navigation signals at the points of location of the receiving antenna;

- фиксируют текущие координаты буксируемой антенны в момент приема навигационных сигналов;- record the current coordinates of the towed antenna at the time of receiving navigation signals;

- записывают полученную информацию и по ней вычисляют координаты неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов.- record the received information and calculate the coordinates of the stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals from it.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого технического решения и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed technical solution and prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following distinctive features:

- перемещают буксируемую гидроакустическую приемную антенну посредством обеспечивающего судна произвольными галсами, охватывающими с различных направлений окрестность места постановки неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов;- move the towed hydroacoustic receiving antenna by means of the supplying vessel with arbitrary tacks, covering from different directions the vicinity of the location of the fixed underwater source of hydroacoustic navigation signals;

- зафиксированные координаты приемной антенны, полученные на произвольных галсах, формируют в группы, равноудаленные от неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов в соответствии с измеренными временами распространения навигационных сигналов;- the fixed coordinates of the receiving antenna obtained on arbitrary tacks are formed into groups equidistant from a stationary underwater source of hydro-acoustic navigation signals in accordance with the measured propagation times of the navigation signals;

- для каждой группы равноудаленных координатных отсчетов, если их число не менее трех, оценивают горизонтальные координаты источника Xk, Yk;- for each group of equidistant coordinate samples, if their number is not less than three, evaluate the horizontal coordinates of the source X k , Y k ;

- вычисляют горизонтальные координаты X, Y неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов после осреднения оценок по всем равноудаленным зонам.- calculate the horizontal coordinates X, Y of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals after averaging the estimates for all equidistant zones.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что отсутствие необходимости измерения гидрологических характеристик района работ и определения вертикального распределения скорости звука в районе работ при выполнении координирования является существенным признаком, определяющим уменьшение затрат на определение координат и уменьшающих погрешность координирования, поскольку итоговая погрешность зависит только от погрешности координатных отсчетов судовой антенны и уменьшается с увеличением числа наблюдений или соответственно увеличением числа обрабатываемых кольцевых равноудаленных зон.A comparative analysis of the proposed technical solution and the prototype shows that the absence of the need to measure the hydrological characteristics of the area of work and determine the vertical distribution of the speed of sound in the area of work when coordinating is an essential feature that determines the reduction in the cost of determining coordinates and reduces the error of coordination, since the final error depends only on errors in the coordinate readings of the ship's antenna and decreases with increasing number observing or respectively increasing the number of processed equidistant annular zones.

Таким образом, в заявленном способе уменьшается число измеряемых параметров, для координатных отсчетов, формирующих равноудаленные зоны от источника сигнала, вычисляются координаты источника по формулам, содержащим в качестве исходных данных только координатные данные судовой приемной антенны.Thus, in the claimed method, the number of measured parameters is reduced, for coordinate samples forming equidistant zones from the signal source, the source coordinates are calculated by formulas containing only the coordinate data of the ship’s receiving antenna as source data.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема координирования.The invention is illustrated in the drawing, which shows a coordination scheme.

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, заявляемое 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.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема координирования. На чертеже приняты следующие обозначения:The essence of the claimed invention is illustrated by the drawing, which shows the coordination scheme. In the drawing, the following notation:

tk - равноудаленные зоны;t k - equidistant zones;

i, yi} - координатные отсчеты;{x i , y i } - coordinate readings;

i=1,…N, N - число координатных отсчетов, принятых при расчете в k-той зоне дальности.i = 1, ... N, N is the number of coordinate samples taken in the calculation in the k-th range zone.

Заявляемый способ определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов осуществляется следующим образом.The inventive method for determining the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals is as follows.

Судно с буксируемой судовой антенной, положение которой точно определяется надводными навигационными средствами, например DGPS, совершает произвольные маневры в окрестности точки установки маяка, измеряя время распространения гидроакустического навигационного сигнала, излучаемого объектом координирования при различном удалении от источника. Далее выбираются совокупности координатных отсчетов, которые зафиксированы при одном и том же времени распространения сигнала в различных точках акватории и находятся по приведенным формулам координаты геометрической точки, которая с наименьшей ошибкой соответствует условию равноудаленности этой точки от выбранных координатных отсчетов.A vessel with a towed ship antenna, the position of which is precisely determined by surface navigation aids, such as DGPS, makes arbitrary maneuvers in the vicinity of the beacon's installation point, measuring the propagation time of the hydroacoustic navigation signal emitted by the coordination object at different distances from the source. Next, we select sets of coordinate samples that are fixed at the same signal propagation time at different points in the water area and are found using the given formulas for the coordinates of the geometric point, which, with the smallest error, corresponds to the condition of equidistance of this point from the selected coordinate samples.

Таким образом, в сравнении с прототипом, заявленный способ позволяет уменьшить время выполнения координирования и снизить ошибку координирования за счет отсутствия зависимости определяемых координат от значения скорости распространения гидроакустического навигационного сигнала.Thus, in comparison with the prototype, the claimed method allows to reduce the execution time of coordination and reduce the coordination error due to the absence of dependence of the determined coordinates on the propagation velocity of the hydroacoustic navigation signal.

Способ определения координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов, предложенный в настоящем изобретении, применяется в Институте проблем морских технологий в составе гидроакустических навигационных систем автономных необитаемых подводных аппаратов.The method for determining the coordinates of a stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals, proposed in the present invention, is used at the Institute of Marine Technology in the composition of hydroacoustic navigation systems of autonomous uninhabited underwater vehicles.

Используемая литератураUsed Books

1. Касаткин Б.А., Косарев Г.В. «Использование траверзного метода для определения абсолютных координат маяков-ответчиков». - Морские технологии, вып.2, Владивосток: Дальнаука, 1998 г., с.65-69.1. Kasatkin B.A., Kosarev G.V. "Using the traverse method to determine the absolute coordinates of the defendant beacons." - Marine Technology, issue 2, Vladivostok: Dalnauka, 1998, p. 65-69.

2. А.Е.Волков, А.И.Галошин, А.А.Густов «Руководство по использованию гидроакустических навигационных систем для определения места судна и подводных технических средств при выполнении морских геологоразведочных работ». - Мин. Природных ресурсов, Санкт-Петербург: Севморгео, 1998 г., 33-37 с. - прототип.2. A.E. Volkov, A.I. Galoshin, A.A. Gustov “Guidelines for the use of sonar navigation systems for determining the position of a vessel and underwater technical equipment for offshore exploration”. - Min. Natural Resources, St. Petersburg: Sevmorgeo, 1998, 33-37 p. - prototype.

Claims (1)

Способ определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов, при котором в окрестности места постановки названного источника гидроакустических навигационных сигналов буксируют посредством обеспечивающего судна гидроакустическую приемную антенну, измеряют время распространения гидроакустических навигационных сигналов в точках нахождения приемной антенны, фиксируют текущие координаты буксируемой антенны в момент приема навигационных сигналов, полученную информацию записывают и по ней вычисляют координаты неподвижного подводного источника, отличающийся тем, что буксируемую гидроакустическую приемную антенну посредством обеспечивающего судна перемещают произвольными галсами, охватывающими с различных направлений окрестность места постановки неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов, зафиксированные координаты приемной антенны, полученные на произвольных галсах, формируют в группы, равноудаленные от неподвижного подводного источника навигационных сигналов в соответствии с измеренными временами распространения навигационных сигналов, затем для каждой группы равноудаленных координатных отсчетов, если их число не менее трех, оценивают горизонтальные координаты источника Хk, Yk по формулам
Figure 00000012
Figure 00000013

и вычисляют горизонтальные координаты X, Y неподвижного подводного источника навигационных сигналов после осреднения оценок по всем равноудаленным зонам:
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
где
Figure 00000016
;
Figure 00000017
;
Figure 00000018
;
Figure 00000019

Figure 00000020

{xi, уi} - группа координатных отсчетов буксируемой антенны, равноудаленных от источника, сформированная для времени распространения навигационного сигнала tk при установленной ширине временного окна Δt;
N - число координатных отсчетов принятых при расчете в k-той зоне дальности;
i=1,…N,
Figure 00000021
- число зон дальности;
t={tmax, tmin} - временной интервал распространения навигационных сигналов, зафиксированный при перемещении приемной гидроакустической антенны.
A method for determining the horizontal coordinates of a stationary underwater source of hydro-acoustic navigation signals, in which a hydro-acoustic receiving antenna is towed by a supply vessel in the vicinity of the location of the named source of hydro-acoustic navigation signals, the propagation time of hydro-acoustic navigation signals at the points of location of the receiving antenna is measured, and the current coordinates of the towed antenna are recorded at the time of reception navigation signals received information from they write and calculate the coordinates of a stationary underwater source, characterized in that the towed hydroacoustic receiving antenna is moved by arbitrary tacks by a supplying vessel, covering from different directions the location of the fixed underwater source of hydroacoustic navigation signals, the fixed coordinates of the receiving antenna obtained on arbitrary tacks form to groups equidistant from a stationary underwater source of navigation signals accordance with the measured propagation times navigation signals, then for each group of coordinate equidistant sampling, if their number is not less than three, evaluated horizontal coordinates of the source X k, Y k by the formulas
Figure 00000012
Figure 00000013

and calculate the horizontal coordinates X, Y of the stationary underwater source of navigation signals after averaging the estimates for all equidistant zones:
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Where
Figure 00000016
;
Figure 00000017
;
Figure 00000018
;
Figure 00000019

Figure 00000020

{x i , y i } —the group of coordinate readings of the towed antenna equidistant from the source, formed for the propagation time of the navigation signal t k at the established time window width Δt;
N is the number of coordinate samples taken in the calculation in the k-th range zone;
i = 1, ... N,
Figure 00000021
- the number of range zones;
t = {t max , t min } is the time interval of the propagation of navigation signals recorded during the movement of the receiving sonar antenna.
RU2008123343/28A 2008-06-09 2008-06-09 Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals RU2378663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123343/28A RU2378663C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008123343/28A RU2378663C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2378663C1 true RU2378663C1 (en) 2010-01-10

Family

ID=41644315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008123343/28A RU2378663C1 (en) 2008-06-09 2008-06-09 Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378663C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515179C1 (en) * 2012-11-13 2014-05-10 Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions
RU2689281C1 (en) * 2018-09-17 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for navigation-information support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle
RU2736794C1 (en) * 2020-03-23 2020-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of determining stability factor of unmanned underwater vehicle by experimental means
RU2815198C1 (en) * 2023-12-06 2024-03-12 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for navigation support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515179C1 (en) * 2012-11-13 2014-05-10 Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions
RU2689281C1 (en) * 2018-09-17 2019-05-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for navigation-information support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle
RU2736794C1 (en) * 2020-03-23 2020-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of determining stability factor of unmanned underwater vehicle by experimental means
RU2815198C1 (en) * 2023-12-06 2024-03-12 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for navigation support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106154276B (en) Deep seafloor parameter inversion method based on bottom reverberation and propagation loss
GB2436462A (en) Methods and apparatus for range selection for positioning marine seismic equipment
US9432637B2 (en) System and method for automated bottom feature navigator
RU2343502C2 (en) Method and system of positional analysis of object under observation by depth in aqueous medium
CN109541546A (en) A kind of underwater Long baselines acoustics localization method based on TDOA
CN110132281B (en) Underwater high-speed target high-precision autonomous acoustic navigation method based on inquiry response mode
Xin et al. A TOA/AOA underwater acoustic positioning system based on the equivalent sound speed
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
CN111220146B (en) Underwater terrain matching and positioning method based on Gaussian process regression learning
RU2649073C1 (en) Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon
KR102263037B1 (en) A Method of Underwater Environment Mapping System using Underwater Vehicle and Underwater Acoustic Detection Equipment
RU2378663C1 (en) Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals
CN117146830B (en) Self-adaptive multi-beacon dead reckoning and long-baseline tightly-combined navigation method
US6256264B1 (en) Localization of a submerged tow vehicle (lost)
RU2421755C1 (en) Method and device for searching for and counting fish
RU2272303C1 (en) Method for determining depths of body of water and device for realization of said method
RU2555479C2 (en) High-precision coordination of underwater complex for underwater navigation
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
Didier et al. Real-time correction of sound refraction errors in bathymetric measurements using multiswath multibeam echosounder
Bingham et al. Integrating precision relative positioning into JASON/MEDEA ROV operations
KR101480834B1 (en) Target motion analysis method using target classification and ray tracing of underwater sound energy
RU117018U1 (en) NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION
JP6922262B2 (en) Sonar image processing device, sonar image processing method and sonar image processing program
RU2480790C1 (en) Method of determining position of measured depths of sound signals