RU2398316C2 - Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer - Google Patents

Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer Download PDF

Info

Publication number
RU2398316C2
RU2398316C2 RU2008128804/09A RU2008128804A RU2398316C2 RU 2398316 C2 RU2398316 C2 RU 2398316C2 RU 2008128804/09 A RU2008128804/09 A RU 2008128804/09A RU 2008128804 A RU2008128804 A RU 2008128804A RU 2398316 C2 RU2398316 C2 RU 2398316C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underwater object
antenna
ice
navigation system
signals
Prior art date
Application number
RU2008128804/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008128804A (en
Inventor
Евгений Андреевич Денесюк (RU)
Евгений Андреевич Денесюк
Владимир Александрович Катенин (RU)
Владимир Александрович Катенин
Александр Николаевич Солощев (RU)
Александр Николаевич Солощев
Юрий Владимирович Румянцев (RU)
Юрий Владимирович Румянцев
Александр Владимирович Катенин (RU)
Александр Владимирович Катенин
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Навигационно-Гидрографический Институт Министерства Обороны Российской Федерации"
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Навигационно-Гидрографический Институт Министерства Обороны Российской Федерации" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Навигационно-Гидрографический Институт Министерства Обороны Российской Федерации"
Priority to RU2008128804/09A priority Critical patent/RU2398316C2/en
Publication of RU2008128804A publication Critical patent/RU2008128804A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398316C2 publication Critical patent/RU2398316C2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: from sailing horizon of underwater object the following components are delivered with the help of positive buoyancy, being installed in it, - receiver of signals from satellite navigation systems (SNS) with mechanism of its antenna submersion into ice, double-frequency answering beacon, metre of speed of sound propagation in water and hydrostatic sensor - to lower edge of ice coating. In area of positive buoyancy attachment to ice, using mechanism of submersion, receiver antenna is taken out through ice into air medium, and navigation hydroacoustic system is used on underwater object with two spaced hydroacoustic antennas installed in bow and stern along diametrical plane of underwater object. Then receiver of SNS is used to determine geodesic coordinates of answering beacon. In process of positive buoyancy lifting, measurements of hydrostatic water pressure and sound speed in water are carried out, and on underwater object "inquiry" signals are emitted synchronously towards answering beacon from each antenna, and re-emitted response hydroacoustic signals are received from beacon. Their measured parametres are used to determine inclined distances from underwater object to answering beacons and bearings to answering beacon from areas of installation of spaced hydroacoustic antennas. Obtained data is used to determine corrections to numerical coordinates and course generated by board inertial navigation system of underwater object.
EFFECT: expansion of functionality by provision of correction to original course with required accuracy, generated by board inertial navigation system of underwater object as it is located at sailing horizon.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для коррекции инерциальной навигационной системы (ИНС) подводного объекта при нахождении его в Северном Ледовитом океане (СЛО) подо льдом на горизонте плавания.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to correct an inertial navigation system (ANN) of an underwater object when it is in the Arctic Ocean (SLO) under ice on the horizon.

Известен способ подледного приема сигналов Спутниковой навигационной системы (СНС), включающий приледнение подводного объекта рубкой к нижней кромке ледового покрова, образование полости во льду, размещение в ней антенны приемника сигналов СНС, удаление из полости воды, прием «сухой» антенной через лед сигналов СНС и определение по их значениям геодезических координат подводного объекта (см. патент №2119703 на изобретение «Способ подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем». Патентообладатель: Катенин Владимир Александрович. Приоритет изобретения: 22 мая 1997 г.).A known method of sub-ice reception of signals of the Satellite Navigation System (SSS), including the adhering of an underwater object by cutting to the lower edge of the ice cover, the formation of a cavity in ice, the placement of the antenna of the receiver of the SNA signals in it, the removal of water from the cavity, the reception of a “dry” antenna through the ice of the SNA signals and determination by their values of the geodetic coordinates of the underwater object (see patent No. 2119703 for the invention “Method for ice-receiving signals from satellite navigation systems.” Patentee: Vladimir Alexander Katenin Ovich Priority of invention: May 22, 1997).

Недостатком данного способа подледного приема сигналов СНС является то, что при его использовании, исходя из его технической сущности, получают информацию, по которой можно определить вычислительным путем только обсервованные геодезические координаты подводного объекта и невозможно определение по этой же информации поправки курса подводного объекта, вырабатываемого бортовой ИНС, а следовательно, не представляется возможным осуществить коррекцию курса бортовой ИНС подо льдом.The disadvantage of this method of under-ice reception of SNA signals is that when it is used, based on its technical nature, information is obtained that can only be used to determine the observable geodetic coordinates of an underwater object by computation and it is impossible to determine the course correction of an underwater object generated by the aircraft using the same information ANN, and therefore, it is not possible to carry out the correction of the onboard ANN rate under ice.

Известен способ подледного приема сигналов СНС, включающий всплытие подводного объекта с заданного горизонта плавания до нижней кромки льда, приледнение к нижней кромке льда подводного объекта, ввод в лед расположенных в заданных местах на подводном объекте первой и второй антенн первого и второго приемников сигналов СНС в местах приледнения данных антенн к нижней кромке льда, прием этими антеннами сигналов СНС, измерение первым и вторым приемниками СНС параметров этих сигналов и по их значениям определение расчетным путем геодезических координат мест расположения первой и второй антенн во льду, а затем вычисление по их значениям поправки курса, вырабатываемого ИНС подводного объекта, осуществление путем учета данной поправки коррекции бортовой ИНС (см. патент №2295808 на изобретение авторов Алексеева С.П., Катенин В.А., Денисюка Е.А. «Способ подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем и устройство для его осуществления». Патентообладатель: ГНИНГИ МО РФ. Приоритет изобретения: 08 июля 2004 г.).A known method of under-ice reception of SNA signals, including the ascent of an underwater object from a given swimming horizon to the lower edge of the ice, adhering to the lower edge of the ice of an underwater object, introducing into the ice the first and second antennas of the first and second SNA signal receivers located in predetermined places on the underwater object the adherence of these antennas to the lower edge of the ice, the reception of SNA signals by these antennas, the measurement of the parameters of these signals by the first and second SNA receivers, and their calculation to determine geodetic their coordinates of the locations of the first and second antennas in ice, and then calculating, according to their values, the course correction produced by the ANN of the underwater object, implementing, by taking into account this correction, the correction of the onboard ANN (see patent No. 2295808 for the invention of the authors Alekseev S.P., Katenin V .A., Denisyuk EA, “A method for under-ice reception of satellite navigation system signals and a device for its implementation.” Patentee: GNINGI, Ministry of Defense of the Russian Federation. Priority of invention: July 08, 2004).

Недостатком данного известного способа подледного приема сигналов СНС является то, что при его реализации необходимо выполнять весьма сложные и трудоемкие действия, а именно:The disadvantage of this known method of under-ice reception of SNA signals is that during its implementation it is necessary to perform very complex and time-consuming actions, namely:

- осуществлять всплытие подводного объекта с заданного горизонта плавания до нижней кромки льда;- carry out the ascent of an underwater object from a given swimming horizon to the bottom edge of the ice;

- приледнение к нижней кромке льда подводного объекта в местах нахождения антенн-приемников сигналов СНС, что связано с опасностью повреждения легкого корпуса или винтов;- Clinging to the bottom edge of the ice of the underwater object at the locations of the antenna receivers of the SNA signals, which is associated with the danger of damage to the light body or screws;

- невозможность приема через лед сигналов высокочастотных СНС типа ГЛОНАСС или GPS.- the impossibility of receiving through the ice signals of high-frequency SNS type GLONASS or GPS.

В результате этого не представляется возможным определение поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых ИНС подводного объекта, а следовательно, осуществление коррекции бортовой ИНС на подводном объекте при нахождении его на заданном горизонте плавания, что существенно снижает эффективность навигационного обеспечения подводных объектов в Арктическом бассейне.As a result of this, it is not possible to determine the corrections to the calculated coordinates and heading generated by the ANN of an underwater object, and therefore, to correct the onboard ANN at an underwater object when it is at a given swimming horizon, which significantly reduces the effectiveness of navigation support for underwater objects in the Arctic basin.

Известен способ определения поправок к счислимым координатам, вырабатываемых бортовой ИНС на подводном объекте при нахождении его на горизонте плавания (В.А.Катенин, В.И.Дмитриев. Навигационное обеспечение судовождения. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - С.187-193), включающий проведение «запроса» гидроакустического маяка-ответчика (МО), установленного на морском дне акватории, геодезические координаты которого заблаговременно определены с требуемой точностью; измерение гидроакустическим способом расстояния от подводного объекта до маяка-ответчика и пеленга на него бортовой системой навигационной подводной типа СНП-1 и по полученным данным определение вычислительным путем искомых поправок к счислимым координатам, вырабатываемых бортовой ИНС.There is a method of determining corrections to numerical coordinates produced by an onboard ANN on an underwater object when it is on the navigation horizon (V.A.Katenin, V.I. Dmitriev. Navigation support for navigation. - M.: IKC Akademkniga, 2006. - P .187-193), including carrying out a “request” for a sonar transponder beacon (MO) installed on the seabed of the water area, the geodetic coordinates of which are determined in advance with the required accuracy; hydroacoustic measurement of the distance from the underwater object to the transponder beacon and bearing on it by the on-board navigation system of the underwater type SNP-1 and, based on the data obtained, the computational determination of the desired corrections to the calculated coordinates generated by the onboard ANN.

Недостатком известного способа определения поправок к счислимым координатам является то, что при его использовании не представляется возможным определение поправки курса, вырабатываемого бортовой ИНС.The disadvantage of this method of determining corrections to reckoning coordinates is that when it is used it is not possible to determine the course correction produced by the onboard ANN.

Кроме того, данный способ имеет недостаточную точность, поскольку при его использовании существует погрешность определения поправок к счислимым координатам, вырабатываемых бортовой ИНС, обусловленных пространственно временной изменчивостью распространения скорости звука в воде в районе нахождения МО и подводного объекта, в результате которой возникает погрешность в измерении расстояния от подводного объекта до МО, по которому определяются обсервованные координаты. Погрешность может достигать 3% от измеряемого расстояния (см. D/E/Dinn, B.D.Loncarvic. The effect of sound velosity errors on multibeam sonar depth accuracy // Procceding of American Hydrographic Symposium. 1995. - pp.1001-1009).In addition, this method has insufficient accuracy, because when it is used, there is an error in determining corrections to the numerical coordinates generated by the onboard ANN, due to the spatio-temporal variability of the propagation of sound velocity in water in the area where the MO and underwater object are located, as a result of which an error in the measurement of distance from the underwater object to the MO, which determines the observable coordinates. The error can reach 3% of the measured distance (see D / E / Dinn, B.D. Loncarvic. The effect of sound velosity errors on multibeam sonar depth accuracy // Procceding of American Hydrographic Symposium. 1995. - pp. 1001-1009).

Данный способ является достаточно сложным и трудоемким, поскольку для его реализации необходимо заблаговременно в заданных местах с известными координатами выставить на дне Мирового океана маяки-ответчики. Эта проблема особенно трудноразрешима в Арктическом бассейне из-за постоянного наличия ледового покрова и невозможности в связи с этим провести координирование работ по установке маяков-ответчиков с требуемой точностью. Кроме того, подводному объекту для проведения коррекции необходимо заходить в зону действия МО.This method is quite complex and time-consuming, because for its implementation it is necessary to put beacon-responders at the bottom of the World Ocean in advance at specified locations with known coordinates. This problem is especially difficult to solve in the Arctic basin because of the constant ice cover and the inability to coordinate the installation of transponder beacons with the required accuracy. In addition, the underwater object to carry out the correction must go into the coverage area of the Ministry of Defense.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известных способов и устройств определения координат места и поправки курса подводного объекта при использовании спутниковых навигационных сигналов подо льдом по принципу «Все в одном».The aim of the invention is to expand the functionality of known methods and devices for determining the coordinates of the place and course correction of an underwater object when using satellite navigation signals under ice on the principle of "All in one".

Поставленная цель достигается тем, что в способе подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем при нахождении подводного объекта на горизонте плавания и устройстве для его осуществления с использованием гидроакустического канала передачи навигационной информации, включающих ввод в лед антенны приемника сигналов спутниковой навигационной системы в месте приледнения данной антенны к нижней кромке льда, прием данной антенной сигналов космических аппаратов (спутников), измерение приемником параметров спутниковых сигналов и по полученным данным определение вычислительным путем искомых поправок к геодезическим счислимым координатам и курсу, вырабатываемых бортовой инерциальной навигационной системой подводного объекта, осуществление путем учета данных поправок коррекции бортовой инерциальной навигационной системы, доставляют от горизонта плавания подводного объекта до места приледнения к нижней кромке льда антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и с механизмом внедрения ее в лед, а также двухканальный маяк-ответчик (МО), который имеет разные коды запроса и разные частоты излучаемых гидроакустических сигналов, измеритель скорости звука в воде и гидростатический датчик, внедряют антенну приемников сигналов спутниковой навигационной системы в лед в месте ее приледнения к нижней кромке льда с помощью механизма внедрения до момента выхода данной антенны изо льда в воздушную среду, а на подводном объекте используют двухканальную систему с двумя гидроакустическими приемоизлучающими антеннами. Одну гидроакустическую приемоизлучающую антенну устанавливают в заданном месте в корме, а другую гидроакустическую приемоизлучающую антенну - в носу подводного объекта, при этом две данные антенны располагают вдоль направления его диаметральной плоскости или под известным углом к ней, определяют геодезические координаты маяка-ответчика приемником сигналов спутниковой навигационной системы, в период подъема до нижней кромки льда антенны с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и их погружения до подводного объекта измеряют гидростатическое давление воды гидростатическим датчиком, а также скорость распространения звука в воде измерителем скорости звука, а на подводном объекте синхронно излучают в направлении маяка-ответчика сигналы «запроса» одной и второй гидроакустическими приемоизлучающими антеннами и принимают переизлученные сигналы маяка-ответчика данными антеннами, по измеренным параметрам которых определяют вычислительным путем наклонные расстояния от подводного объекта до маяка-ответчика и пеленги на маяк-ответчик из двух известных мест установки двух данных гидроакустических приемоизлучающих антенн двухканальной навигационной гидроакустической системы.This goal is achieved by the fact that in the method of under-ice reception of signals from satellite navigation systems when the underwater object is on the horizon of navigation and a device for its implementation using a hydroacoustic channel for transmitting navigation information, including entering into the ice of the antenna of the receiver of signals from the satellite navigation system at the point of adhering of this antenna to the lower edge of the ice, the reception of spacecraft (satellite) signals by this antenna, the measurement of satellite signal parameters by the receiver According to the obtained data, the determination by computational way of the desired corrections to geodetic reckoned coordinates and the course produced by the onboard inertial navigation system of the underwater object, the implementation of the correction of the onboard inertial navigation system by taking these corrections into account, delivers the antenna from the swimming horizon of the underwater object to the ice point to the bottom edge of the ice with a signal receiver of the satellite navigation system and with a mechanism for introducing it into the ice, as well as a two-channel transponder beacon (MO), to which has different request codes and different frequencies of emitted hydroacoustic signals, a sound velocity meter in water and a hydrostatic sensor, introduce the antenna of the receivers of the satellite navigation system signals into the ice at the place of its adhering to the lower edge of the ice using the penetration mechanism until this antenna leaves the ice air environment, and on the underwater object using a two-channel system with two sonar transceiver antennas. One hydroacoustic transceiving antenna is installed in a predetermined place in the stern, and the other hydroacoustic transceiving antenna is installed in the bow of an underwater object, while two of these antennas are placed along the direction of its diametrical plane or at a known angle to it, the geodetic coordinates of the transponder beacon are determined by the satellite navigation signal receiver system, during the rise to the bottom edge of the ice of the antenna with the receiver of the signals of the satellite navigation system and their immersion to the underwater object from they measure the hydrostatic pressure of the water with a hydrostatic sensor, as well as the speed of sound propagation in water with a sound speed meter, and at the underwater object synchronously emit “request” signals from one and the second hydroacoustic receiving-emitting antennas in the direction of the responder beacon and receive the re-emitted signals of the responder beacon with these antennas, the measured parameters of which are determined by computation of the oblique distances from the underwater object to the transponder beacon and the bearing to the transponder beacon from two known There are two data sets of sonar transceiving antennas of a two-channel navigation sonar system.

Устройство для осуществления заявленного способа содержит антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы, которая закреплена в верхней части выдвижного устройства и выполнена в виде головки, например, механического бура, выдвижное устройство представляет собой полую трубу диаметром до 80 мм и перемещаемое по вертикали с одновременным вращением с помощью редуктора от электромотора, приемник сигналов спутниковой навигационной системы, вход которого соединен с выходом данной антенны, навигационную гидроакустическую систему типа СНП-20, содержащую гидроакустическую приемоизлучающую антенну, гидроакустическую станцию шумопеленгования, передающий блок, приемоизмерительный блок, маяк-ответчик, блок-управления, блок определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, при этом выходы приемника сигналов спутниковой навигационной системы и гидроакустической станции шумопеленгования через блок управления соединены с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, выход передающего блока через блок управления соединен с входом гидроакустической приемоизлучающей антенны, а выход ее через блок управления - с входом приемоизмерительного блока, выход которого и выход инерциальной навигационной системы через блок управления соединены с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, в него введено всплывающее устройство, выполненное в виде положительной плавучести или бортового аварийно-сигнального буя с движителем для его всплытия, закрепленного на кабель-тросе введенного спуско-подъемного устройства, установленного в заданном месте на корпусе подводного объекта, внутри положительной плавучести (аварийно-сигнального буя) в верхней ее части установлены приемник сигналов спутниковой навигационной системы с антенной и выдвижным устройством, а в нижней части установлен в заданном месте введенный двухканальный маяк-ответчик, который имеет разные коды запуска и разную частоту излучаемого сигнала, введенные измеритель скорости распространения звука в воде и гидростатический датчик давления, блок управления, блок определения средней скорости распространения звука в воде на расстоянии от маяка-ответчика до подвижного объекта, при этом выходы измерителя скорости распространения звука в воде и гидроакустического датчика через блок управления соединены с входом блока определения средней скорости распространения звука в воде, выход которого соединен с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, дополнительно введены вторая гидроакустическая станция шумопеленгования и вторая гидроакустическая приемоизлучающая антенна, при этом первая гидроакустическая приемоизлучающая антенна с первой гидроакустической станцией шумопеленгования установлены в заданном месте в носу, а вторая гидроакустическая приемоизлучающая антенна и вторая гидроакустическая станция пеленгования - в корме подводного объекта, выходы данных первой и второй гидроакустических приемоизлучающих антенн, первой и второй гидроакустических станций шумопеленгования соединены с входом двухканальной навигационной гидроакустической системы, выход которой через блок управления соединен с блоком определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта.A device for implementing the claimed method comprises an antenna with a signal receiver of a satellite navigation system, which is mounted in the upper part of the retractable device and is made in the form of a head, for example, a mechanical drill, the retractable device is a hollow pipe with a diameter of up to 80 mm and moved vertically with simultaneous rotation with using the gearbox from the electric motor, the signal receiver of the satellite navigation system, the input of which is connected to the output of this antenna, navigation hydroacoustic with a SNP-20 type system containing a hydroacoustic receiving-emitting antenna, a hydroacoustic noise-detecting station, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a beacon-transponder, a control unit, a unit for determining corrections to numbered coordinates and a course generated by an inertial navigation system of an underwater object, while the outputs of the signal receiver the satellite navigation system and the hydro-acoustic noise-detecting station through the control unit are connected to the input of the unit for determining corrections to numerical coordinates and chickens SU produced by the inertial navigation system of the underwater object, the output of the transmitting unit through the control unit is connected to the input of the hydroacoustic receiving-emitting antenna, and its output through the control unit is connected to the input of the receiving-measuring unit, the output of which and the output of the inertial navigation system through the control unit are connected to the input of the amendment determination unit to the numerical coordinates and heading generated by the inertial navigation system of the underwater object, a pop-up device is inserted into it in the form of positive buoyancy or an onboard emergency buoy with a propulsion device for its ascent, mounted on a cable-cable of an introduced launching and lifting device installed in a predetermined place on the body of an underwater object, inside the positive buoyancy (emergency buoy) in its upper part are installed a signal receiver of the satellite navigation system with an antenna and a retractable device, and at the bottom there is an entered two-channel transponder beacon that has different launch codes and times the frequency of the emitted signal, an introduced sound velocity meter in water and a hydrostatic pressure sensor, a control unit, a unit for determining the average sound velocity in water at a distance from the responder beacon to a moving object, while the outputs of the sound velocity meter in water and a hydroacoustic sensor through the control unit are connected to the input of the unit for determining the average speed of sound propagation in water, the output of which is connected to the input of the unit for determining amendments to reckoning the ordinates and course developed by the inertial navigation system of the underwater object are additionally introduced a second hydroacoustic noise-detecting station and a second hydro-acoustic receiving-radiating antenna, while the first hydro-acoustic receiving-radiating antenna with the first hydro-acoustic noise-detecting station are installed in a given location in the nose, and the second hydro-acoustic receiving and direction finding - in the stern of an underwater object, data outputs of the first and second hydroacoustic of acoustic receiving-emitting antennas, first and second hydro-acoustic noise-detecting stations are connected to the input of a two-channel navigation hydro-acoustic system, the output of which through the control unit is connected to the unit for determining corrections to numerical coordinates and heading generated by the inertial navigation system of the underwater object.

Пример выполненияExecution example

На фиг.1 схематически изображен способ подледного приема сигналов спутниковой навигационной системы при нахождении подводного объекта на горизонте плавания и структурная схема устройства для его осуществления с использованием гидроакустического канала передачи навигационной информации.Figure 1 schematically shows a method of sub-ice receiving signals from a satellite navigation system when the underwater object is on the horizon and a structural diagram of a device for its implementation using a sonar channel for transmitting navigation information.

Устройство для осуществления заявленного способа подледного приема сигналов СНС при нахождении подводного объекта на горизонте плавания содержит забортное всплывающее устройство, выполненное в виде положительной плавучести или, например, аварийно-спасательного буя - 1 с движителем для всплытия - 2 подводного объекта - 6, закрепленного на кабель-тросе - 3 бортового спуско-подъемного устройства - 4, установленного в заданном месте - 5 на корпусе подводного объекта.A device for implementing the inventive method for under-ice reception of SNA signals when an underwater object is on the swimming horizon contains an outboard pop-up device made in the form of positive buoyancy or, for example, an emergency rescue buoy - 1 with a mover for ascent - 2 underwater object - 6, mounted on a cable -cable - 3 onboard tripping devices - 4, installed in a given place - 5 on the body of an underwater object.

В корпусе положительной плавучести (аварийно-сигнального буя) - 1 установлены приемник сигналов СНС с антенной - 7 и выдвижным устройством - 8 антенны данного приемника для внедрения в лед - 9 в месте приледнения буя - 1 к нижней кромке льда - 10, двухканальный маяк-ответчик - 11 или два маяка-ответчика, которые имеют разные коды запуска и разную частоту излучаемого сигнала, измеритель скорости распространения звука в воде - 12 и гидростатический датчик давления - 13.In the body of positive buoyancy (emergency buoy) - 1, a SNA signal receiver with an antenna - 7 and a retractable device - 8 antennas of this receiver for installation in ice - 9 at the point where the buoy is attached - 1 to the bottom edge of the ice - 10, a two-channel beacon - is installed responder - 11 or two responder beacons, which have different start codes and different frequencies of the emitted signal, a sound velocity meter in water - 12 and a hydrostatic pressure sensor - 13.

На подводном объекте - 6 устанавливают двухканальную навигационную гидроакустическую систему - 14, две гидроакустические приемоизлучающие антенны которой с двумя гидроакустическими шумопеленгаторными станциями установлены следующим образом: одна данная антенна - 15 с шумопеленгаторной станцией в заданном месте в носу, а вторая данная антенна - 16 с шумопеленгаторной станцией в корме подводного объекта - 6. Данные антенны установлены вдоль направления его диаметральной плоскости - 17 или же под известным углом относительно ее.On the underwater object - 6, a two-channel navigation hydroacoustic system - 14 is installed, two hydro-acoustic receiving-emitting antennas with two hydro-acoustic noise-finding stations are installed as follows: one given antenna - 15 with a noise-detecting station in a given place in the nose, and the second this antenna - 16 with a noise-finding station in the stern of the underwater object - 6. These antennas are installed along the direction of its diametrical plane - 17 or at a known angle relative to it.

В корпусе подводного объекта - 6 установлены блок управления - 18 и блок определения поправок к счислимым координатам и курсу -19, вырабатываемых бортовой ИНС.In the body of the underwater object - 6, a control unit - 18 and a block for determining amendments to the numerical coordinates and heading -19 generated by the onboard ANN are installed.

При этом выходы технических средств 7, 11, 12 и 13 соединены кабель-тросом - 3 с входом блока управления - 18, выход которого соединен с входом навигационной двухканальной гидроакустической системы - 14, выход которой соединен с входом блока - 19 определения поправок к счислимым координатам и курсу, выработанных бортовой ИНС подводного объекта - 6, выход блока управления - 18 соединен с входом спуско-подъемного устройства - 4.The outputs of the technical means 7, 11, 12 and 13 are connected by a cable - 3 to the input of the control unit - 18, the output of which is connected to the input of the navigation two-channel sonar system - 14, the output of which is connected to the input of the unit - 19 to determine corrections to reckoned coordinates and the course developed by the onboard ANN of the underwater object - 6, the output of the control unit - 18 is connected to the input of the launching device - 4.

В качестве спуско-подъемного устройства - 4 может быть использована, например, морская судовая лебедка типа «Лерок».As a launching device - 4, for example, a marine ship winch of the Lerok type can be used.

В качестве всплывающего устройства может быть использован аварийно-спасательный буй - 1 подводного объекта - 6.An emergency rescue buoy - 1 underwater object - 6 can be used as a pop-up device.

В качестве приемника сигналов СНС с антенной - 7 может быть использован приемник сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS.As a receiver of SNS signals with an antenna - 7, a receiver of signals of SNS GLONASS and / or GPS can be used.

В качестве навигационной двухканальной гидроакустической системы - 14 могут быть использованы две навигационные гидроакустические системы типа СНП-20, в состав которых входит двухканальный маяк-ответчик или два одноканальных маяка-ответчика.As a navigation two-channel sonar system - 14, two navigation sonar systems of the SNP-20 type can be used, which include a two-channel transponder beacon or two single-channel transponder beacons.

Блок управления - 18 может быть реализован на основе микропроцессора, обеспечивающего ввод-вывод информации и преобразование сигналов от нескольких датчиков, например микропроцессора семейства A8rR фирмы АТМЕС.The control unit - 18 can be implemented on the basis of a microprocessor that provides input-output of information and conversion of signals from several sensors, for example, a microprocessor of the A8rR family of the ATMEC company.

Механизм - 8 внедрения антенны приемника сигналов СНС - 7 в лед - 9 представляет собой устройство в виде головки, например, механического бура.The mechanism - 8 of introducing the antenna of the SNA - 7 signal receiver into ice - 9 is a device in the form of a head, for example, a mechanical drill.

Блок - 19 определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых бортовой ИНС подводного объекта - 6, может быть реализован, например, на основе ПЭВМ РС/АТ фирмы IBM со специальным программным математическим обеспечением.Block - 19 determining corrections to numerical coordinates and heading generated by the onboard ANN of an underwater object - 6, can be implemented, for example, on the basis of IBM PC / AT personal computers with special mathematical software.

Датчик гидростатического давления - 13 может быть реализован, например, на основе преобразователя давления DIGIQUARTZ серии 2000, изготавливаемого фирмой PAROSCIENTIFIC inc. со встроенным микропроцессором, который вводит основную температурную поправку, выдает данные в цифровом виде в физических величинах в стандартном интерфейсе RS-232 и обеспечивает измерение гидростатического давления с точностью 0,01%, что позволяет с такой же точностью определять глубину до всплывающего и погружаемого аварийно-сигнального буя - 1.The hydrostatic pressure sensor - 13 can be implemented, for example, on the basis of the DIGIQUARTZ 2000 series pressure transmitter manufactured by PAROSCIENTIFIC inc. with a built-in microprocessor, which introduces the main temperature correction, provides digital data in physical quantities in the standard RS-232 interface and provides hydrostatic pressure measurement with an accuracy of 0.01%, which allows the same accuracy to determine the depth to the pop-up and submerged emergency signal buoy - 1.

В качестве примера измерителя - 12 скорости распространения звука в воде можно использовать циклический скоростемер (см.. Гусев М.Н., Яковлев Г.В. Гидроакустические доплеровские лаги. // Судостроение за рубежом, 1976, №5. - С.55-57).As an example of a meter - 12 speeds of sound propagation in water, you can use a cyclic speed meter (see .. Gusev MN, Yakovlev GV Hydroacoustic Doppler logs. // Shipbuilding Abroad, 1976, No. 5. - P. 55- 57).

Реализация заявленного способа подледного приема сигналов СНС при нахождении подводного объекта на горизонте плавания с использованием гидроакустического канала передачи навигационной информации производится следующим образом.Implementation of the claimed method of under-ice reception of SNA signals when the underwater object is on the horizon using the hydro-acoustic channel for transmitting navigation information is as follows.

Подводный объект - 6 прекращает движение на заданном горизонте плавания - 20, становится на стабилизатор глубины без хода.Underwater object - 6 stops moving at a given swimming horizon - 20, becomes a depth stabilizer without a move.

По выработанным блоком управления - 18 управляющим сигналам осуществляется следующее.According to the developed control unit - 18 control signals, the following is carried out.

Спуско-подъемное устройство - 4 производит вытравливание кабель-троса - 3. В результате под действием подъемной силы аварийно-сигнальный буй - 1 всплывает к нижней кромке льда - 10. В месте приледнения аварийно-сигнального буя - 1 с помощью механизма внедрения - 8 производится внедрение антенны - 7 приемника сигналов СНС в лед до момента выхода ее изо льда в воздушную среду, прием антенной - 7 сигналов космических аппаратов - 21 СНС, измерение параметров этих сигналов и определение по их значениям обсервованных геодезических координат места внедрения антенны - 7 в лед приемником сигналов СНС.The launching device - 4 etches the cable - 3. As a result, under the influence of the lifting force, the emergency signal buoy - 1 floats to the lower edge of the ice - 10. At the point where the emergency alarm buoy is primal, 1 using the introduction mechanism - 8 is performed introduction of an antenna - 7 receiver of SNA signals into ice until it leaves the ice in the air, receiving an antenna - 7 signals of spacecraft - 21 SNA, measuring the parameters of these signals and determining their observable geodetic coordinates of the place I Antenna - 7 ice SNA receiver signals.

Далее с помощью приемоизлучающих носовой - 15 и кормовой - 16 антенн двухканальной гидроакустической станций - 14 синхронно излучают в сторону двухканального маяка-ответчика - 11 сигналы запроса по одному и второму коду каждого канала и принимают переизлученные сигналы маяка-ответчика - 11 антеннами 15 и 16 двухканальной навигационной гидроакустической системой - 14 и определяют по ним обсервованные координаты φ, λ мест установки антенн 15 и 16.Then, with the help of receiving-emitting fore - 15 and stern - 16 antennas of a two-channel sonar station - 14 synchronously radiate towards a two-channel responder beacon - 11 request signals on one and the second code of each channel and receive re-emitted signals of the responder beacon - 11 antennas 15 and 16 of a two-channel navigation hydroacoustic system - 14 and determine the observable coordinates φ, λ of the antenna installation sites 15 and 16 from them.

В процессе подъема аварийно-сигнального буя - 1 до места его приледнения к нижней кромке льда - 10 и погружения (возвращения) на штатное место на подводном объекте - 6 на аварийно-сигнальном буе - 1 измеряют скорость распространения звука в воде соответствующим прибором (типа «Береста»), а также глубину погружения погружающего аварийно-сигнального буя - 1 гидростатическим способом с помощью гидростатического датчика.In the process of raising the emergency buoy - 1 to the place of its adhering to the lower edge of the ice - 10 and diving (returning) to a regular place on the underwater object - 6 on the emergency buoy - 1 measure the speed of sound propagation in water with an appropriate device (type " Birch bark "), as well as the immersion depth of the immersion alarm buoy - 1 hydrostatically using a hydrostatic sensor.

По полученной информации от технических средств 7, 11, 12, 13, 15, 16 в навигационной гидроакустической системе - 14 определяются геодезические координаты φГА1, λГА1 и φГА2, λГА2 мест установки гидроакустических антенн 15 и 16 системы - 14 соответственно по следующим формулам (см. Практическое кораблевождение. Книга первая. Изд. ГУНиО МО СССР, 1988. - С.367-369):According to information received from technical means 7, 11, 12, 13, 15, 16, in the navigation sonar system - 14, the geodetic coordinates φ ГА1 , λ ГА1 and φ ГА2 , λ ГА2 of the installation sites of hydroacoustic antennas 15 and 16 of the system - 14 are determined respectively according to the following formulas (see. Practical shipbuilding. Book one. Ed. GUNiO MO USSR, 1988. - S.367-369):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где φо, λо - обсервованные геодезические координаты места внедрения в лед антенны - 7 приемника сигналов СНС ГЛОНАСС или GPS и определение по нему данных координат;where φ о , λ о - observable geodetic coordinates of the place where the antenna was introduced into the ice - 7 receiver of GLONASS or GPS SNS signals and determination of coordinate data from it;

ΔφГА1, ΔλГА1; ΔφГА2, ΔλГА2 - приращение геодезических координат к геодезическим координатам φо и λо в местах расположения антенн 15 и 16 соответственно;Δφ GA1 , Δλ GA1 ; Δφ GA2 , Δλ GA2 - the increment of the geodetic coordinates to the geodetic coordinates φ about and λ about at the locations of the antennas 15 and 16, respectively;

DГ1, DГ2, П1, П2 - горизонтальные расстояния от МО, расположенного во льду, до гидроакустических антенн 15 и 16 и пеленги этих расстояний соответственно;D G1 , D G2 , P 1 , P 2 - horizontal distances from MO located in ice to sonar antennas 15 and 16 and bearings of these distances, respectively;

DH1, DH2 - наклонные расстояния от МО, расположенного во льду, до гидроакустических антенн - 15 и 16 соответственно;D H1 , D H2 — oblique distances from the MO located in ice to sonar antennas — 15 and 16, respectively;

Н - глубина до антенн 15 и 16;H - depth to antennas 15 and 16;

Сср - средняя скорость распространения звука в воде от МО до гидроакустических антенн - 15 и 16;With cf - the average speed of sound propagation in water from MO to hydroacoustic antennas - 15 and 16;

Сi - значение распространения скорости звука в воде на 1-ом горизонте;C i - the value of the propagation of the speed of sound in water at the 1st horizon;

Zi - глубина на i-ом горизонте определения по гидростатическому давлению, измеренному гидростатическим датчиком;Z i - depth at the i-th horizon of determination by hydrostatic pressure measured by a hydrostatic sensor;

Zn - горизонт, для которого вычисляется средняя скорость звука в воде Cср;Z n is the horizon for which the average speed of sound in water C cf is calculated;

Zn - первое значение глубины, определенное по гидростатическому давлению.Z n - the first value of the depth, determined by hydrostatic pressure.

По значениям полученных координат в блоке - 19 определение поправок к счислимым координатам Δφ, Δλ и курсу ΔК производится по следующим формульным зависимостям:Based on the values of the coordinates obtained in block - 19, corrections to the reckoned coordinates Δφ, Δλ and the rate ΔK are determined according to the following formula dependencies:

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

где А - азимут прямой линии, соединяющей центр места установки первой антенны - 15 и второй антенны - 16 на корпусе подводного объекта - 6;where A is the azimuth of the straight line connecting the center of the installation site of the first antenna - 15 and the second antenna - 16 on the body of the underwater object - 6;

К - курс подводного объекта - 6, выработанный его бортовой ИНС;To - the course of the underwater object - 6, developed by its onboard ANN;

δ - угол, образованный прямой линией, соединяющей центры мест установки первой - 15 и второй - 16 антенн на корпусе подводного объекта - 3, и диаметральной плоскостью подводного объекта - 6, который определяется в базе заблаговременно;δ is the angle formed by a straight line connecting the centers of the installation sites of the first - 15 and second - 16 antennas on the body of the underwater object - 3, and the diametrical plane of the underwater object - 6, which is determined in advance in the base;

φа, λа и φв, λв - геодезические координаты центров мест установки первой - 15 и второй - 16 гидроакустических антенн навигационной гидроакустической системы - 14 на корпусе подводного объекта - 6 соответственно;φ a , λ a and φ c , λ c are the geodetic coordinates of the centers of the installation sites of the first - 15 and second - 16 hydroacoustic antennas of the navigation hydroacoustic system - 14 on the body of the underwater object - 6, respectively;

ха, Уа - прямоугольные геодезические координаты центра места установки гидроакустической антенны - 15;х а , У а - rectangular geodetic coordinates of the center of the installation site of the hydroacoustic antenna - 15;

х'в, х'в - прямоугольные геодезические координаты центра места установки второй гидроакустической антенны - 16;x ' in , x' in - rectangular geodetic coordinates of the center of the installation site of the second sonar antenna - 16;

N, М - радиусы кривизны первого вертикала и меридиана соответственно;N, M are the radii of curvature of the first vertical and the meridian, respectively;

a - большая полуось земного эллипсоида;a - semimajor axis of the earth's ellipsoid;

b - малая полуось земного эллипсоида;b - minor axis of the earth's ellipsoid;

е' - второй эксцентриситет земного эллипсоида.e 'is the second eccentricity of the earth's ellipsoid.

Анализ формул (14), (15), (16) позволяет заключить, что точность определения поправок Δφ, Δλ, ΔК заявленными способом и устройством для его осуществления характеризуется, исходя из их технической сущности, точностью определения φИГ, λИГ и Н.An analysis of formulas (14), (15), (16) allows us to conclude that the accuracy of determining the corrections Δφ, Δλ, ΔK by the claimed method and device for its implementation is characterized, based on their technical nature, the accuracy of determination of φ IG , λ IG and N.

Оценку точности заявленного способа можно произвести по средней квадратической погрешности определения поправки mΔφ,Δλ к счислимым геодезическим координатам: широте φсч и долготе λсч и по средней квадратической погрешности mΔк к счислимому курсу Ксч, вырабатываемых бортовой ИНС подводного объекта - 6.The accuracy of the claimed method can be estimated by the mean square error of determining the correction m Δφ, Δλ to the reckoned geodetic coordinates: latitude φ nch and longitude λ nch and the mean square error m Δk to the reckoned course K sc , generated by the onboard ANN of the underwater object - 6.

Значения mΔφ,Δλ и mΔК можно определить в соответствии с теорией вероятностей по следующим формулам:The values of m Δφ, Δλ and m ΔK can be determined in accordance with the theory of probability using the following formulas:

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
µ
Figure 00000025
µ

где n - количество определений поправок Δφ, Δλ и ΔК;where n is the number of definitions of the amendments Δφ, Δλ and ΔK;

mЛП - средняя квадратическая погрешность навигационной линии положения, по которой определяются геодезические координаты φИГ, λИГ;m LP - the root -mean-square error of the navigation line of the position, which determines the geodetic coordinates φ IG , λ IG ;

МφИГ, λИГ - средняя квадратическая погрешность определения геодезических координат φИГ, λИГ;Мφ ИГ , λ ИГ - mean square error of determining the geodetic coordinates φ ИГ , λ ИГ ;

m - средняя квадратическая погрешность определения расстояния;m Dg is the mean square error of determining the distance;

mп - средняя квадратическая погрешность определения пеленга;m p - the root mean square error of the determination of the bearing;

L - расстояние между центрами установки гидроакустических антенн 15 и 16;L is the distance between the centers of the installation of hydroacoustic antennas 15 and 16;

mмо - средняя квадратическая погрешность определения геодезических координат маяка-ответчика приемником сигналов СНС в месте внедрения в лед антенны - 7.m mo - the average square error of determining the geodetic coordinates of the responder beacon by the receiver of SNA signals at the place of antenna penetration into the ice - 7.

Например, для случая, когда МφИГ, λИГ=1 м, m=0,01 Dг; mп=0,5°; mмо=0,1 м (возможности вышеприведенных технических средств, используемых для осуществления заявленного способа и устройства для его осуществления), n=16, L=100 м, Dг=150 м, то mΔφ,Δλ составит 0,25 м, а mΔK=0,14°, что на порядок точнее требуемых значений определения поправок Δφ, Δλ, ΔK, указанных в нормативных документах по навигации.For example, for the case when Mφ IG , λ IG = 1 m, m Dg = 0.01 D g ; m p = 0.5 °; m mo = 0.1 m (the capabilities of the above technical means used to implement the claimed method and device for its implementation), n = 16, L = 100 m, D g = 150 m, then m Δφ , Δλ will be 0.25 m , and m ΔK = 0.14 °, which is an order of magnitude more accurate than the required values for determining the corrections Δφ, Δλ, ΔK indicated in the regulatory documents on navigation.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ подледного приема сигналов СНС, обеспечивающий вышеуказанные результаты.The proposed technical solution is new, because from publicly available information there is no known way of under-ice reception of SNA signals providing the above results.

Предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная дополнительная новая совокупность действий совместно с действиями сборного прототипа - способа подледного приема сигналов СНС при нахождении подводного объекта на горизонте плавания - обеспечит получение нужной информации для определения с повышенной точностью поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых бортовой ИНС.The proposed technical solution has an inventive step, since it does not explicitly follow from published scientific data and known technical solutions that the declared additional new set of actions, together with the actions of the prefabricated prototype - a method of under-ice receiving SNA signals when an underwater object is on the swimming horizon - will provide the necessary information to determine with increased accuracy the corrections to the numerical coordinates and heading generated by the onboard ANN.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и приспособления, используемые для изготовления морских приборов и технических средств, а также существующих средств навигации.The proposed technical solution is industrially applicable, since standard equipment and devices used for the manufacture of marine instruments and technical equipment, as well as existing navigation aids, can be used for its implementation.

Технико-экономическая эффективность заявленного способа подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем при нахождении подводного объекта на горизонте плавания и устройства для его осуществления заключается:The technical and economic effectiveness of the claimed method of under-ice reception of satellite navigation system signals when the underwater object is on the horizon and devices for its implementation is:

- в возможности, не меняя маршрута движения и глубины плавания при проведении исследовательских или ремонтно-восстановительных работ, определять поправки к счислимым координатам и курсу, вырабатываемые бортовой ИНС, и тем самым экономить время на поиск полыньи или разводья для производства коррекции и возвращения на заданный маршрут следования;- to the possibility, without changing the route of movement and the depth of navigation during research or repair work, to determine the corrections to the calculated coordinates and course produced by the onboard ANN, and thereby save time on searching for wormwood or breeding grounds for making corrections and returning to the given route following;

- в экономии средств за счет отказа от использования для коррекции координат места, вырабатываемых бортовой ИНС, донных маяков - ответчиков навигационной гидроакустической системы с длинной базой, выставка и координирование которых весьма проблематична в высоких широтах, и кроме того, зона их действия и срок службы весьма ограничены, а стоимость каждого маяка составляет 2000000 руб.- in saving money due to the refusal to use for correction of the coordinates of the position generated by the onboard ANN, bottom beacons - transponders of the navigation hydroacoustic system with a long base, the exhibition and coordination of which is very problematic at high latitudes, and in addition, their coverage area and service life are very limited, and the cost of each lighthouse is 2,000,000 rubles.

Claims (2)

1. Способ подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем при нахождении подводного объекта на горизонте плавания с использованием гидроакустического канала передачи навигационной информации, включающий ввод в лед антенны приемника спутниковой навигационной системы в месте приледнения данной антенны к нижней кромке льда, прием этой антенной сигналов космических аппаратов, измерение приемником параметров этих сигналов и по полученным данным определение вычислительным путем искомых поправок к геодезическим счислимым координатам и курсу, вырабатываемых бортовой инерциальной навигационной системой подводного объекта, осуществление путем учета данных поправок коррекции бортовой инерциальной навигационной системы, отличающийся тем, что доставляют от горизонта плавания подводного объекта до места приледнения к нижней кромки льда антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и с механизмом внедрения ее в лед, двухканальный маяк-ответчик, который имеет разные коды запроса и разную частоту излучаемого гидроакустического сигнала, измеритель скорости распространения звука в воде и гидростатический датчик, внедряют антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы в лед в месте ее приледнения к нижней кромке льда с помощью механизма внедрения до момента выхода данной антенны изо льда в воздушную среду, а на подводном объекте используют двухканальную гидроакустическую систему с двумя гидроакустическими приемоизлучающими антеннами, одну приемоизлучающую гидроакустическую антенну устанавливают в заданном месте в корме, а другую гидроакустическую приемоизлучающую антенну устанавливают в заданном месте в носу подводного объекта, при этом две данные антенны располагают вдоль направления его диаметральной плоскости или под известным углом к ней, определяют геодезические координаты маяка-ответчика приемником сигналов спутниковой навигационной системы, в период подъема до нижней кромки льда антенны с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и их погружения до подводного объекта измеряют гидростатическое давление воды гидростатическим датчиком, а также скорость звука в воде измерителем скорости звука, а на подводном объекте синхронно излучают в направлении маяка-ответчика сигналы «запроса» одной и второй гидроакустическими приемоизлучающими антеннами и принимают переизлученные сигналы маяка-ответчика данными антеннами, по измеренным параметрам которых определяют вычислительным путем наклонные расстояния от подводного объекта до маяка-ответчика и пеленги на маяк-ответчик из двух заданных мест установки данных двух гидроакустических приемоизлучающих антенн двухканальной навигационной гидроакустической системы.1. A method of sub-ice receiving signals of satellite navigation systems when the underwater object is on the horizon using a hydro-acoustic channel for transmitting navigation information, including inputting into the ice the antenna of the receiver of the satellite navigation system at the point where this antenna is adhered to the lower edge of the ice, receiving by this antenna signals from spacecraft, the receiver measures the parameters of these signals and, based on the data obtained, determines, by computation, the desired corrections to geodetic reckoning numbers the ordinates and heading generated by the onboard inertial navigation system of the underwater object, the implementation of the correction of the onboard inertial navigation system by taking into account these corrections, characterized in that an antenna with a satellite navigation system signal receiver and with a mechanism is delivered from the navigation horizon of the underwater object to the point of ice adhering to the lower ice edge introducing it into the ice, a two-channel transponder beacon that has different request codes and different frequencies of the emitted sonar signal, A sound propagation velocity meter in water and a hydrostatic sensor introduce an antenna with a satellite navigation system signal receiver into the ice at the place of its adhering to the lower edge of the ice using the introduction mechanism until this antenna emerges from the ice into the air, and a two-channel hydroacoustic is used at the underwater object a system with two hydro-acoustic receiving-radiating antennas, one receiving-radiating hydro-acoustic antenna is installed in a given place in the stern, and the other is a hydro-acoustic receiving the emitting antenna is installed in a predetermined place in the nose of the underwater object, while two of these antennas are placed along the direction of its diametrical plane or at a known angle to it, the geodetic coordinates of the responder beacon are determined by the signal receiver of the satellite navigation system, during the rise to the lower ice edge of the antenna with the receiver of the signals of the satellite navigation system and their immersion to the underwater object measure the hydrostatic pressure of water with a hydrostatic sensor, as well as the speed of sound in as a sound velocity meter, and on the underwater object “request” signals are radiated in the direction of the responder beacon to one and the second hydroacoustic receiving-emitting antennas and the re-emitted signals of the responder beacon are received by these antennas, the measured parameters of which determine oblique distances from the underwater object to the beacon -responders and bearings to the lighthouse-responder from two preset data locations of two sonar transceiving antennas of a two-channel navigation sonar physical system. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы, которая закреплена в верхней части выдвижного устройства и выполнена в виде головки, например, механического бура, выдвижное устройство представляет собой полую трубу диаметром до 80 мм и перемещаемое по вертикали с одновременным вращением с помощью редуктора от электромотора, приемник сигналов спутниковой навигационной системы, вход которого соединен с выходом данной антенны, навигационную гидроакустическую систему типа СНП-20, содержащую приемоизлучающую акустическую антенну, гидроакустическую станцию шумопеленгования, передающий блок, приемоизмерительный блок, маяк-ответчик, блок управления, блок определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, при этом выходы приемника сигналов спутниковой навигационной системы и гидроакустической станции шумопеленгования через блок управления соединены с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, выход передающего блока через блок управления соединен с входом приемоизлучающей акустической антенны, а выход ее через блок управления - с входом приемоизмерительного блока, выход которого и выход инерциальной навигационной системы через блок управления соединены с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, отличающееся тем, что в него введено всплывающее устройство, выполненное в виде положительной плавучести или бортового аварийно-сигнального буя с движителем для его всплытия, закрепленного на кабель-тросе введенного спуско-подъемного устройства, установленного в заданном месте на корпусе подводного объекта, внутри положительной плавучести (аварийно-сигнального буя) в верхней ее части установлены приемник сигналов спутниковой навигационной системы с антенной и выдвижным ее устройством, а в нижней части установлен в заданном месте введенный двухканальный маяк-ответчик, который имеет разные коды запуска и разную частоту излучаемого сигнала, введенные измеритель скорости распространения звука в воде и гидростатический датчик давления, блок управления, блок определения средней скорости распространения звука в воде на расстоянии от маяка-ответчика до подвижного объекта, при этом выходы измерителя скорости распространения звука в воде и гидростатического датчика давления через блок управления соединены с входом блока определения средней скорости распространения звука в воде, выход которого соединен с входом блока определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта, дополнительно введены вторая гидроакустическая станция шумопеленгования и вторая приемоизлучающая гидроакустическая антенна, при этом первая приемоизлучающая гидроакустическая антенна с первой гидроакустической станцией шумопеленгования установлены в заданном месте в носу, а вторая приемоизлучающая гидроакустическая антенна и вторая гидроакустическая станция шумопеленгования - в корме подводного объекта, выходы данных первой и второй приемоизлучающих гидроакустических антенн, первой и второй гидроакустических станций шумопеленгования соединены с входом введенной двухканальной навигационной гидроакустической системы, выход которой через блок управления соединен с блоком определения поправок к счислимым координатам и курсу, вырабатываемых инерциальной навигационной системой подводного объекта. 2. The device for implementing the method according to claim 1, containing an antenna with a signal receiver of the satellite navigation system, which is mounted in the upper part of the retractable device and made in the form of a head, for example, a mechanical drill, the retractable device is a hollow pipe with a diameter of up to 80 mm and movable vertically with simultaneous rotation using a gearbox from an electric motor, a signal receiver of a satellite navigation system, the input of which is connected to the output of this antenna, a navigation sonar system type SNP-20, containing a transceiving acoustic antenna, a hydroacoustic noise-detecting station, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a lighthouse-transponder, a control unit, a unit for determining corrections to countable coordinates and course, generated by an inertial navigation system of an underwater object, while the outputs of a satellite signal receiver the navigation system and the hydro-acoustic noise-detecting station through the control unit are connected to the input of the unit for determining corrections to reckoning coordinates and heading, expressed driven by an inertial navigation system of an underwater object, the output of the transmitting unit through the control unit is connected to the input of the receiving-emitting acoustic antenna, and its output through the control unit is connected to the input of the receiving-measuring unit, the output of which and the output of the inertial navigation system through the control unit are connected to the input of the unit for determining coordinates and heading generated by the inertial navigation system of an underwater object, characterized in that a pop-up device is inserted into it flown in the form of positive buoyancy or an onboard emergency buoy with a propulsion device for its ascent, fixed on a cable-cable of an introduced launching and lifting device installed in a predetermined place on the underwater object's body, inside positive buoyancy (emergency-buoy) in its upper part a signal receiver of the satellite navigation system with an antenna and its retractable device is installed, and at the bottom there is an entered two-channel transponder beacon that has different codes for chamfer and a different frequency of the emitted signal, an introduced sound velocity meter in water and a hydrostatic pressure sensor, a control unit, a unit for determining the average sound velocity in water at a distance from the responder beacon to a moving object, while the outputs of the sound velocity meter in water and the hydrostatic pressure sensor through the control unit is connected to the input of the unit for determining the average speed of sound propagation in water, the output of which is connected to the input of the unit for determining pop In addition to the countable coordinates and heading generated by the inertial navigation system of the underwater object, a second hydro-acoustic noise detection station and a second receiving-radiating hydro-acoustic antenna are additionally introduced, with the first receiving-radiating hydro-acoustic antenna with the first hydro-acoustic noise-detecting station installed in a predetermined location in the nose and the second the second sonar direction finding station - in the stern of the underwater object, data outputs the first and second receiving-emitting hydroacoustic antennas, the first and second hydroacoustic noise-detecting stations are connected to the input of the entered two-channel navigation hydroacoustic system, the output of which through the control unit is connected to the unit for determining corrections to countable coordinates and heading generated by the inertial navigation system of the underwater object.
RU2008128804/09A 2008-07-14 2008-07-14 Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer RU2398316C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128804/09A RU2398316C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008128804/09A RU2398316C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008128804A RU2008128804A (en) 2010-01-20
RU2398316C2 true RU2398316C2 (en) 2010-08-27

Family

ID=42120384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128804/09A RU2398316C2 (en) 2008-07-14 2008-07-14 Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398316C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467911C1 (en) * 2011-06-09 2012-11-27 Андрей Федорович Зеньков Sea ice buoy
CN105757586A (en) * 2016-03-21 2016-07-13 浙江海洋学院 Port navigation mark
RU176198U1 (en) * 2017-09-26 2018-01-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Autonomous low-frequency broadband sonar emitting station

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108718210B (en) * 2018-07-26 2024-01-09 自然资源部第一海洋研究所 North pole ice layer communication platform
CN110456803B (en) * 2019-08-22 2023-04-18 嘉兴中科声学科技有限公司 Sound beacon, sound beacon control device and application method thereof
CN114459414B (en) * 2021-12-23 2023-12-19 宜昌测试技术研究所 Depth detection method for semi-submersible vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467911C1 (en) * 2011-06-09 2012-11-27 Андрей Федорович Зеньков Sea ice buoy
CN105757586A (en) * 2016-03-21 2016-07-13 浙江海洋学院 Port navigation mark
RU176198U1 (en) * 2017-09-26 2018-01-12 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Autonomous low-frequency broadband sonar emitting station

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008128804A (en) 2010-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9223002B2 (en) System and method for determining the position of an underwater vehicle
US11899104B2 (en) Navigation system for underwater vehicles
Kussat et al. Absolute positioning of an autonomous underwater vehicle using GPS and acoustic measurements
Jakuba et al. Long‐baseline acoustic navigation for under‐ice autonomous underwater vehicle operations
RU2398316C2 (en) Method for reception of signals from satellite navigation systems under ice, when underwater object is located at sailing horizon, and device for its realisation with application of hydroacoustic channel of navigation information transfer
WO2020005116A1 (en) Method for locating underwater objects
NO334597B1 (en) Underwater navigation method and system
RU2563332C2 (en) Navigation method for autonomous unmanned underwater vehicle
JP2018204970A (en) Underwater acoustic positioning system and method
RU2344435C1 (en) Method of navigational support of autonomous underwater robot controlled from control ship
KR20080085509A (en) Underwater navigation system for a platoon of multiple unmanned underwater vehicles using range measurements on two reference stations and inertial sensors
RU2687844C1 (en) Method for navigation-information support of autonomous unmanned underwater vehicle of large autonomy performing extended underwater crossing
RU2629916C1 (en) Method and device for determining initial coordinates of independent unmanned underwater apparatus
CN110294080A (en) A method of underwater accurate operation is realized using ultra-short baseline
RU2702700C1 (en) Method of positioning underwater objects
RU2555479C2 (en) High-precision coordination of underwater complex for underwater navigation
CN115390012B (en) Multi-transponder coordinate measuring method, device and system for HOV (Hov) accurate positioning
RU2529207C1 (en) Navigation system for towed underwater vehicle
Inzartsev et al. The integrated navigation system of an autonomous underwater vehicle and the experience from its application in high arctic latitudes
JP4830269B2 (en) Mooring sensor positioning method and apparatus
Mashoshin et al. Application of passive underwater landmarks for autonomous unmanned underwater vehicles navigation
RU2789714C1 (en) Method for checking the accuracy of navigation of an autonomous uninhabited underwater vehicle
RU2800186C1 (en) Method for calibrating log installed on underwater vehicle
RU2792922C1 (en) Method for positioning an autonomous underwater vehicle in the deep sea
US20240183977A1 (en) Navigation system for underwater vehicles

Legal Events

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

Effective date: 20100715