RU2516594C1

RU2516594C1 - Method of determining distance estimation error using sonar system

Info

Publication number: RU2516594C1
Application number: RU2012144090/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Тимошенков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012144090A

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method is intended to determine distance estimation error using a sonar system mounted on an underwater mobile carrier relative a fixed reflector. The method involves emitting probing signals using the sonar system, determining the time of emission, determining the time of receiving an echo signal, measuring the speed of sound, determining the difference between the time of emission and time of receiving the echo signal T, calculating distance, measuring eigen velocity V_sob, determining the angle q⁰ between the position of the fixed object and the direction of movement of the sonar carrier, determining radial velocity of the object V_rad based on two consecutive probing signals, and the distance estimation error b_D is determined using the formula: b_D=0.5((V_rad/cosq⁰)-V_sob)T.

EFFECT: determining error in estimating distance to a fixed reflector while the sonar carrier moves underwater.

1 dwg

Description

Настоящее техническое предложение относится к области гидроакустики и может быть использовано для оценки параметров гидроакустической аппаратуры.This technical proposal relates to the field of sonar and can be used to evaluate the parameters of sonar equipment.

Ошибка оценки любой величины, измеряемой телеметрическим методом, может быть получена, если имеется измеренная оценка, известна истинная оценка и проведено достаточное число измерений в полностью контролируемых и неизменных условиях, которые обеспечивают достоверность оценки. Как правило, оценка дистанции до неподвижного отражателя гидролокатором, установленным на подвижном носителе, практически исключает получение достаточной статистики в контролируемых условиях, поскольку все оценки производятся с подвижного носителя, и поэтому все оценки оказываются смещенными.An error in the estimation of any value measured by the telemetric method can be obtained if there is a measured estimate, a true estimate is known, and a sufficient number of measurements are taken under completely controlled and unchanged conditions that ensure the reliability of the estimate. As a rule, estimation of the distance to a stationary reflector by a sonar mounted on a mobile carrier practically excludes obtaining sufficient statistics under controlled conditions, since all estimates are made from a mobile carrier, and therefore all estimates are biased.

Вопросы, связанные с определением дистанции до неподвижного объекта гидролокатором, и ошибки, влияющие на определение дистанции, достаточно подробно рассмотрены в технической литературе (А.Н.Яковлев, Г.П.Каблов. Гидролокаторы ближнего действия. Л.,Судостроение, 1983 г., с.73-81). Там же приведен метод определения ошибки оценки дистанции гидролокатором как среднестатистическая величина разброса оценки дистанции относительно среднего значения при фиксированных условиях измерения. Этот способ может быть принят за прототип.Issues related to determining the distance to a stationary object by sonar, and errors affecting the determination of distance, are considered in sufficient detail in the technical literature (A.N. Yakovlev, G.P. Kablov. Short-range sonars. L., Shipbuilding, 1983. p. 73-81). The method of determining the distance estimation error by sonar is also presented there as the average statistical value of the distance estimation spread relative to the average value under fixed measurement conditions. This method can be taken as a prototype.

Способ-прототип содержит излучение зондирующего сигнала гидролокатором, установленным на неподвижном носителе, в направление на неподвижный отражатель, определение момента времени излучения T₁, определение момента времени приема эхосигнала T₂, определение скорости звука С, определение разности между моментом времени излучения и моментом времени приема эхосигнала, определение дистанции по формуле Д=0,5(Т₂-T₁)C, измерение дистанции К раз, определение среднего значения полученной дистанции, определение среднеквадратического отклонения полученной оценки дистанции относительно среднего значения, что и будет являться ошибкой определения дистанции, определенной гидролокатором.The prototype method comprises emitting a probe signal with a sonar mounted on a stationary carrier, in the direction of a stationary reflector, determining a timing of radiation T ₁ , determining a timing of receiving an echo T ₂ , determining the speed of sound C, determining the difference between a timing of radiation and a timing of receiving echo signal, determining the distance by the formula D = 0.5 (T ₂ -T ₁ ) C, measuring the distance K times, determining the average value of the received distance, determining the standard deviation the obtained distance estimate relative to the average value, which will be an error in determining the distance determined by the sonar.

Недостатком этого способа является невозможность получения несмещенной оценки дистанции для гидролокатора, установленного на подвижном носителе, поскольку смещение оценки образуется при движении носителя гидролокатора. Кроме того, задача усложняется, если носитель является подводным и отсутствуют спутниковые средства определения местоположения подводного отражателя и точная оценка дистанции до него.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining an unbiased distance estimate for a sonar mounted on a mobile carrier, since the bias of the estimate is formed when the sonar carrier moves. In addition, the task is complicated if the carrier is underwater and there are no satellite means for determining the location of the underwater reflector and an accurate estimate of the distance to it.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является обеспечение возможности определения ошибки оценки дистанции до неподвижного отражателя при движении носителя гидролокатора в подводном положении.The technical result from the use of the present invention is the ability to determine the error in estimating the distance to the fixed reflector when the sonar carrier moves in underwater position.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известный способ, содержащий излучение зондирующего сигнала в водную среду гидролокатором, установленным на подвижном носителе, прием эхосигнала, определение момента времени излучения, определение момента времени приема эхосигнала, определение разности между моментом времени излучения и моментом времени приема эхосигнала Т, определение скорости звука в водной среде, вычисление дистанции Д₁ и Д₂ до неподвижного отражателя при двух следующих друг за другом посылках, вводят дополнительные признаки, а именно: определяют собственную скорость V_соб движения носителя гидролокатора с использованием гидроакустического измерителя скорости движения, определяют угол между направлением на отражатель и направлением движения носителя гидролокатора q⁰, определяют оценку радиальной скорости отражателя по двум следующим друг за другом операциям: излучение - прием V_рад=|(Д₂-Д₁₎/ Т|, а ошибку оценки дистанции б_Д между гидролокатором, установленным на подвижном носителе, и неподвижным отражателем, определяют по формуле: б_Д=0,5 ((V_paд/cosq⁰)-V_соб) Т.The claimed technical result is achieved by the fact that in a known method comprising emitting a sounding signal into an aqueous medium by a sonar mounted on a movable carrier, receiving an echo signal, determining a timing of radiation, determining a timing of receiving an echo, determining the difference between a timing of radiation and a timing of receiving an echo T, determining the speed of sound in an aqueous medium, calculating the distance D ₁ and D ₂ to a stationary reflector with two consecutive premises, introduce additional Specific features, namely: determine the intrinsic velocity V _soot of the sonar carrier using a sonar speed meter, determine the angle between the direction of the reflector and the direction of motion of the sonar carrier q ⁰ , determine the radial velocity of the reflector by two successive operations: radiation - reception V _rad = | (D ₂ -D ₁₎ / T |, and the error in estimating the distance b _D between the sonar mounted on a movable carrier and a stationary reflector is determined by the formula: b _D = 0.5 (( V _pa / _cosq ⁰ ) -V _sob ) T.

Сущность предлагаемого метода заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Известно, что радиальная скорость носителя гидролокатора определяется как величина изменения расстояния от носителя гидролокатора до отражателя за известное время или V_рад=(Д₂-Д_1)/Т, где Т - время между посылками локации, Д₁ - дистанция до отражателя на момент первого излучения, Д₂ - дистанция до отражателя на момент второго излучения. В технической эксплуатационной документации ее часто определяют как ВИР - величина изменения расстояния. Если отражатель неподвижен, то изменение дистанции за время между посылками будет происходить за счет собственного движения носителя гидролокатора. Таким образом оценка V_рад будет совпадать с оценкой собственной скорости, которую можно принять за эталон, поскольку ошибка измерения собственной скорости современными абсолютными измерителями составляет 0,03 узла (Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. СПб, Наука, 2004 г., с.334). Понятно, что ошибка измерения радиальной скорости определяется в простейшем случае ошибкой измерения дистанции и ошибкой измерения времени между излучениями, и эти ошибки измерения статистически независимы.It is known that the radial speed of the sonar carrier is defined as the amount of change in the distance from the sonar carrier to the reflector in a known time, or V _rad = (D ₂ -D _{1) /} T, where T is the time between location packages, D ₁ is the distance to the reflector at the time the first radiation, D ₂ - the distance to the reflector at the time of the second radiation. In technical operational documentation, it is often defined as VIR - the magnitude of the change in distance. If the reflector is stationary, then the change in the distance between the packages will occur due to the own movement of the sonar carrier. Thus, the estimate of V _rad will coincide with the estimate of the intrinsic speed, which can be taken as a standard, since the error in measuring the intrinsic speed by modern absolute meters is 0.03 knots (Yu.A. Koryakin, S.A.Smirnov, G.V. Yakovlev. Ship hydroacoustic equipment. St. Petersburg, Nauka, 2004, p.334). It is clear that the error in measuring the radial velocity is determined in the simplest case by the error in measuring the distance and the error in measuring the time between emissions, and these measurement errors are statistically independent.

Если величины измерены с некоторыми ошибками и измеренные значения используются для расчета разности, то ошибка определения разности равна сумме погрешностей. (Дж.Тейлор. Введение в теорию ошибок. М., Мир, 1985 г., с. 34). Если величина определяется с известной погрешностью и вычисляется произведение с величиной, не имеющей погрешности (оценка времени между посылками), то погрешность исходной величины умножается на величину, не имеющую погрешности. Оценка времени между посылками определяется с высокой точностью с использованием корабельной системы единого времени, которая обеспечивает работу всей аппаратуры, установленной на подводном носителе. Поэтому время излучения сигналов можно считать постоянной величиной и соответственно интервал времени между излучениями также можно считать постоянной величиной.If the values are measured with some errors and the measured values are used to calculate the difference, then the error in determining the difference is equal to the sum of the errors. (J. Taylor. Introduction to the theory of errors. M., Mir, 1985, p. 34). If the value is determined with a known error and the product is calculated with a value that does not have an error (time estimate between packages), then the error of the initial value is multiplied by a value that does not have an error. The time estimate between parcels is determined with high accuracy using a single-time ship system, which ensures the operation of all equipment installed on underwater media. Therefore, the time of emission of signals can be considered a constant value and, accordingly, the time interval between emissions can also be considered a constant value.

Тогда V_радТ=(Д₂-Д₁) и, соответственно, бV_рад Т=2 б_д.Then V _rad T = (D ₂ -D ₁ ) and, accordingly, bV _rad T = 2 b _d .

При дистанции до отражателя порядка несколько тысяч метров за время между посылками порядка 1 минуты оценка дистанции существенно не изменится, условия распространения сигнала также существенно не изменяться. Исходя из этого, можно считать, что ошибки определения дистанции при двух последовательных излучениях будут отличаться незначительно и их можно считать равными.At a distance to the reflector of the order of several thousand meters during the time between transmissions of the order of 1 minute, the distance estimate will not change significantly, the conditions of signal propagation will also not change significantly. Based on this, we can assume that the errors in determining the distance for two successive emissions will differ slightly and can be considered equal.

Ошибка определения радиальной скорости гидролокатором, установленным на подвижном носителе, нам не известна. Однако она может быть найдена, если имеется оценка радиальной скорости, определенная по двум последовательным излучениям, и некоторый эталон, в качестве которого можно принять оценку собственной скорости движения подводного носителя гидролокатора. Ошибку измерения радиальной скорости, бV_рад, можно определить, если использовать прецизионный измеритель собственной скорости, V_соб, как бV_рад=V_рад-V_соб. Оценка радиальной скорости имеет отрицательный знак, поскольку при неподвижном отражателе и движущемся с постоянной скоростью носителе гидролокатора оценка дальности при втором излучении будет меньше, чем оценка дальности при первом излучении, поэтому необходимо брать модуль оценки радиальной скорости.The error in determining the radial velocity by a sonar mounted on a moving medium is not known to us. However, it can be found if there is an estimate of the radial velocity determined from two successive radiations, and some standard, which can be taken as an estimate of the intrinsic speed of the underwater sonar carrier. The error of measurement of the radial velocity, bV _glad we can determine if we use precision measuring its own speed, the V _GSS is _glad bV = V -V _glad _sob. The radial velocity estimate has a negative sign, since with a stationary reflector and a sonar carrier moving at a constant speed, the range estimate for the second radiation will be less than the range estimate for the first radiation, therefore it is necessary to take the radial velocity estimation module.

Ошибка измерения собственной скорости порядка 0,03 узла или 0,015 м/сек обеспечивается современными измерительными приборами (ЛАГами), установленными на плавающих носителях гидроакустических средств, которые проходят метрологическую аттестацию. Там же в ЛАГах измеряется и используется скорость звука. (Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. СПб., Наука, 2004 г., с. 334). Измерение собственной скорости производится постоянно и на любой глубине, время измерения собственной скорости существенно меньше, чем время между определением радиальной скорости. Поэтому на момент измерения радиальной скорости гидролокатором по неподвижному отражателю всегда имеется оценка собственной скорости носителя гидролокатора с высокой точностью. При ситуации, когда подводный носитель гидролокатора будет двигаться строго на неподвижный отражатель, обеспечивается минимальная ошибка оценки скорости.The error in measuring the intrinsic speed of the order of 0.03 knots or 0.015 m / s is provided by modern measuring instruments (LAGs) installed on floating carriers of hydroacoustic means that undergo metrological certification. There, in the LASs, the speed of sound is measured and used. (Yu.A. Koryakin, S.A.Smirnov, G.V. Yakovlev. Shipboard acoustic equipment. St. Petersburg, Nauka, 2004, p. 334). The measurement of the intrinsic speed is carried out constantly and at any depth, the time of the intrinsic velocity measurement is significantly less than the time between the determination of the radial velocity. Therefore, at the time of measuring radial speed with a sonar from a stationary reflector, there is always an estimate of the own speed of the sonar carrier with high accuracy. In a situation where the underwater sonar carrier will move strictly to a stationary reflector, a minimum error in speed estimation is provided.

Однако в реальных условиях точно выбрать направление движения на отражатель затруднительно, и тогда возникает систематическая ошибка, которая определяется углом между истинным положением отражателя и направлением движения носителя гидролокатора. Зная направление движение носителя гидролокатора, которое определяется курсом К⁰ и, зная пеленг на отражатель П⁰, который определяется по направлению прихода эхосигнала, можно определить угол между направлением движения и положением отражателя или курсовой угол на неподвижный отражатель q⁰=|К⁰-П⁰|, и скорректировать полученную оценку радиальной скорости. (Терминологический словарь-справочник по гидроакустике. Л., Судостроение, 1989 г., с.120). Для этого надо оценку радиальной скорости разделить на косинус измеренного угла q⁰. Как правило, курсовой угол на отражатель в современных гидроакустических станциях определяется автоматически в процессе обнаружения и измерения дистанции по статическому вееру характеристик направленности, либо при автоматическом сопровождении объекта. Поэтому одиночная косвенная оценка ошибки определения дистанции гидролокатора при работе по неподвижному отражателю будет определяться формулой:However, in real conditions it is difficult to choose the direction of movement to the reflector accurately, and then a systematic error occurs, which is determined by the angle between the true position of the reflector and the direction of motion of the sonar carrier. Knowing the direction of motion of the sonar carrier, which is determined by the course K ⁰ and, knowing the bearing to the reflector P ⁰ , which is determined by the direction of arrival of the echo signal, you can determine the angle between the direction of movement and the position of the reflector or the course angle to the stationary reflector q ⁰ = | K ⁰ -P ⁰ |, and adjust the resulting radial velocity estimate. (The terminological dictionary-reference book for hydroacoustics. L., Shipbuilding, 1989, p.120). To do this, it is necessary to divide the radial velocity estimate by the cosine of the measured angle q ⁰ . As a rule, the heading angle to the reflector in modern sonar stations is determined automatically in the process of detecting and measuring distances using a static fan of directional characteristics, or with automatic tracking of an object. Therefore, a single indirect estimate of the error in determining the sonar distance when working on a stationary reflector will be determined by the formula:

$б_{Д} = 0,5 ((V р а д / \cos q^{0}) - V_{с о б}) Т . (1)$

b_{D} = 0.5 ((V R but d / \cos q^{0}) - V_{from about b}) T . (one)

Оценка точности определения курсового угла на отражатель зависит от метода определения пеленга на принятый эхосигнал и в большинстве случаях составляет доли градусов (А.П.Евтютов, В.В.Митько. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. Л., Судостроение, 1981 г., с.236), что практически не скажется на результате определения ошибки скорости. В практической гидроакустике принято, что если ошибка измерения определяется суммой нескольких слагаемых, то на суммарную случайную ошибку основное влияние будет оказывать наибольшая ошибка одной из составляющих. Если одна из ошибок вдвое меньше вместе взятых остальных, то ее вклад в суммарную погрешность составит лишь 10%. (А.Н.Яковлев, Г.П.Каблов. Гидролокаторы ближнего действия. Л.,Судостроение, 1983 г., с.75). Поэтому ошибками измерения курсового угла, собственной скорости и времени можно пренебречь.Evaluation of the accuracy of determining the heading angle to the reflector depends on the method of determining the bearing on the received echo signal and in most cases is fractions of degrees (A.P. Evtyutov, V.V. Mitko. Examples of engineering calculations in hydroacoustics. L., Shipbuilding, 1981, p.236), which will practically not affect the result of determining the speed error. In practical hydroacoustics, it is accepted that if the measurement error is determined by the sum of several terms, then the total random error will be mainly affected by the largest error of one of the components. If one of the errors is half the total of the others, then its contribution to the total error will be only 10%. (A.N. Yakovlev, G.P. Kablov. Short-range sonars. L., Shipbuilding, 1983, p.75). Therefore, errors in measuring the heading angle, intrinsic speed and time can be neglected.

В общем случае можно рассматривать статистические оценки, когда б_Д усредняется по результатам нескольких измерений на близких дистанциях, что определяется скважностью излучения зондирующего сигнала.In the general case, statistical estimates can be considered when b _{D is} averaged over the results of several measurements at close distances, which is determined by the duty cycle of the radiation of the probe signal.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.The invention is illustrated in figure 1, which presents a block diagram of a device that implements the proposed method.

Антенна 1 через коммутатор 2, приемное устройство 4, измеритель 6 радиальной скорости соединена с первым входом вычислителя 8 ошибки оценки дистанции. Второй выход приемного устройства 4 через первый вход измерителя 7 курсового угла на отражатель соединен со вторым входом блока 8 вычислителя ошибки оценки дальности. Первый выход системы 5 управления и индикации через генератор 3 соединен с вторым входом коммутатора 2, второй выход которого соединен с антенной 1. Второй выход системы 5 управления и индикации соединен со вторым входом приемного устройства 4. Третий выход системы 5 соединен с третьим входом блока 8 вычислителя ошибки оценки дальности. Четвертый выход системы 5 соединен двухсторонней связью со вторым входом измерителя 7 курсового угла цели, а выход измерителя 9 собственной скорости соединен с четвертым входом вычислителя ошибки оценки дальности 8.The antenna 1 through the switch 2, the receiving device 4, the radial speed meter 6 is connected to the first input of the distance estimation error calculator 8. The second output of the receiving device 4 through the first input of the meter 7 heading angle to the reflector is connected to the second input of the unit 8 of the calculator error estimation range. The first output of the control and indication system 5 through a generator 3 is connected to the second input of the switch 2, the second output of which is connected to the antenna 1. The second output of the control and indication system 5 is connected to the second input of the receiving device 4. The third output of the system 5 is connected to the third input of block 8 range estimation error calculator. The fourth output of the system 5 is connected by two-way communication with the second input of the target angle meter 7, and the output of the self-speed meter 9 is connected to the fourth input of the range estimation error calculator 8.

Антенна 1 является известным устройством, которое используется во всех современных гидролокаторах, и параметры которой могут быть использованы для формирования необходимых характеристик направленности (Справочник по гидроакустике, А.П.Евтютов и др. Л., Судостроение, 1988 г., с.299-353). Коммутатор 2 и генератор 3 достаточно широко используются в современной гидроакустике (А.С.Колчеданцев. Гидроакустические станции. Л., Судостроение, 1982 г., с.66). Там же на с.99-141 рассмотрены принципы формирования приемных устройств и систем управления и индикации. Приемные устройства, как правило, имеют систему автоматического сопровождения цели, которое позволяет определять направление на цель. В том случае когда отсутствует система автоматического сопровождения цели, то имеется либо круговой обзор либо секторный обзор, который позволит определить курсовой угол цели относительно направления собственного движения. Измеритель 9 (ЛАГ) является известным устройством, который выпускается серийно и устанавливается практически на все носители гидролокационных станций. (Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника. СПб., Наука, 2004 г., с. 334). Измеритель радиальной скорости является известным устройством, которое используется практически во всех гидролокаторах освещения ближней обстановки, в которых используются короткие длительности зондирующих сигналов, не позволяющих определять радиальную скорость по смещению спектра за счет эффекта Доплера. Ошибка измерения радиальной скорости отражателя по величине изменения дистанции до него существенно меньше, чем по величине смещения спектра, а реализация не требует сложных технических решений, связанных со спектральной обработкой эхосигналов.Antenna 1 is a well-known device that is used in all modern sonars, and the parameters of which can be used to form the necessary directional characteristics (Reference for sonar, A.P. Evtyutov et al. L., Shipbuilding, 1988, p.299- 353). Switch 2 and generator 3 are widely used in modern hydroacoustics (A.S. Kolichedantsev. Hydroacoustic stations. L., Shipbuilding, 1982, p.66). In the same place, on pp. 99-141, the principles of the formation of receiving devices and control and indication systems are considered. Receivers, as a rule, have a system of automatic tracking of the target, which allows you to determine the direction to the target. In the case when there is no automatic target tracking system, there is either a circular view or a sector view, which will allow you to determine the course angle of the target relative to the direction of its own movement. Meter 9 (LAG) is a well-known device that is produced commercially and is installed on almost all carriers of sonar stations. (Yu.A. Koryakin, S.A.Smirnov, G.V. Yakovlev. Shipboard acoustic equipment. St. Petersburg, Nauka, 2004, p. 334). The radial velocity meter is a known device that is used in almost all near-light sonars that use short durations of sounding signals that do not allow determining the radial velocity from the shift of the spectrum due to the Doppler effect. The error in measuring the radial speed of the reflector by the magnitude of the change in distance to it is substantially smaller than by the magnitude of the shift of the spectrum, and the implementation does not require complex technical solutions associated with the spectral processing of echo signals.

Осуществление способа рассмотрим на примере работы устройства. Система управления и индикации 5 задает параметры зондирующего сигнала и передает их в генератор 3, который формирует зондирующие сигналы необходимой длительности и частоты повторения. Этот сигнал через коммутатор 2 передается на антенну 1 и излучается в воду. Одновременно параметры зондирующего сигнала передаются в приемное устройство для обеспечения оптимальной обработки принимаемого сигнала и в блок 8 вычислитель ошибки оценки дистанции для проведения вычисления. Эхосигнал от неподвижного отражателя поступает на вход антенны 1 и через коммутатор 3 на вход приемного устройства, где производится оптимальная обработка принятого сигнала, выбор порога, обнаружение эхосигнала и измерение дистанции до отражателя. Данные с выхода приемного устройства 4 и системы 5 управления и индикации поступают в измеритель 6 радиальной скорости и в измеритель 7 курсового угла на отражатель. В реальной аппаратуре гидролокации эти блоки являются промежуточными в цепи последовательных задач, решаемых гидролокатором. Полученные оценки поступают в вычислитель ошибки оценки дистанции 8, на первый вход которого поступает оценка собственной скорости движения носителя гидролокатора с выхода измерителя 9 (ЛАГа). В вычислителе 8 производится автоматическое вычисление ошибки оценки дистанции. В настоящее время использование современной вычислительной техники позволяет создавать спецпроцессоры, которые решают все задачи обработки гидроакустической информации на основе конкретных алгоритмов обработки с использованием аппаратных решений и жесткой логике вычислений при работе в реальном масштабе времени (там же, с.278).The implementation of the method will consider the example of the device. The control and indication system 5 sets the parameters of the probing signal and transfers them to the generator 3, which generates probing signals of the required duration and repetition frequency. This signal through the switch 2 is transmitted to the antenna 1 and is radiated into the water. At the same time, the parameters of the probing signal are transmitted to the receiving device to ensure optimal processing of the received signal and to block 8, the distance estimation error calculator for the calculation. The echo signal from the fixed reflector is fed to the input of the antenna 1 and through the switch 3 to the input of the receiving device, where the received signal is processed optimally, a threshold is selected, an echo is detected, and the distance to the reflector is measured. The data from the output of the receiving device 4 and the control and indication system 5 are fed to a radial speed meter 6 and a directional angle meter 7 to the reflector. In real sonar equipment, these blocks are intermediate in the chain of sequential tasks solved by sonar. The obtained estimates go to the calculator of the distance estimation error 8, the first input of which receives an estimate of the sonar carrier’s own speed of movement from the output of the meter 9 (LAG). In the calculator 8, the distance estimation error is automatically calculated. At present, the use of modern computing technology allows the creation of special processors that solve all the problems of processing sonar information based on specific processing algorithms using hardware solutions and rigorous calculation logic when working in real time (ibid., P. 278).

В качестве примера приведено определения ошибки оценки дистанции до неподвижного отражателя с использованием предлагаемого метода для гидролокатора ближнего действия, находящегося на подвижном носителе.An example is given of determining the error in estimating the distance to a fixed reflector using the proposed method for a short-range sonar located on a moving medium.

Пусть частота повторения сигнала Т равна Т=5 сек.Let the signal repetition frequency T be equal to T = 5 sec.

Дистанция до неподвижного отражателя, полученная по первой посылке, равна Д₁=2000 метров.The distance to the stationary reflector, obtained by the first package, is equal to D ₁ = 2000 meters.

Дистанция до неподвижного отражателя, полученная по второй посылке, равна Д₂=1950 метров.The distance to the stationary reflector, obtained by the second package, is equal to D ₂ = 1950 meters.

Определяем радиальную скорость V_рад, V_рад=(2000-1950)/5=10 м/сек.We determine the radial velocity V _rad , V _rad = (2000-1950) / 5 = 10 m / s.

Определяем собственную скорость по ЛАГу V_соб, V_соб=10,7 м/сек.Determine lag own speed V _GSS, V _GSS = 10.7 m / sec.

Определяем курсовой угол на отражатель q⁰, q⁰=10 градусов.Determine the course angle to the reflector q ⁰ , q ⁰ = 10 degrees.

С учетом курсового угла на отражатель V_paд/cosq⁰,Given the course angle to the reflector V _pa / _cosq ⁰ ,

V_рад/cosq⁰=10/cos10⁰=10,2 м/с.V _rad / cosq ⁰ = 10 / cos10 ⁰ = 10.2 m / s.

Ошибка измерения радиальной скорости бV_рад=10,7-10,2=0,5 м/сек.Error in measuring radial velocity bV _rad = 10.7-10.2 = 0.5 m / s.

Окончательно получаем ошибку оценки дистанции, рассчитанную по формуле (1), по двум посылкам:Finally, we get the distance estimation error calculated by the formula (1) for two premises:

б_Д=0,5х(10,7-10,2)х5=1,25 м.b _D = 0.5x (10.7-10.2) x5 = 1.25 m.

Без учета оценки курсового угла на отражатель ошибка оценки дистанции составит б_Д=0,5х0,7х5=1,75 м.Without taking into account the assessment of the heading angle to the reflector, the error in estimating the distance will be b _D = 0.5x0.7x5 = 1.75 m.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достаточно просто определить ошибку оценки дальности гидролокатором с подвижного носителя в подводном положении по любому неподвижному локальному отражателю.Thus, the proposed technical solution makes it easy to determine the error in estimating the range by sonar from a moving carrier in underwater position by any fixed local reflector.

Claims

A method for determining the error in estimating the distance by a sonar installed on a movable carrier in an underwater position to a local stationary reflector, comprising emitting a probe signal into an aqueous medium by a sonar, receiving an echo signal, determining a timing of radiation, determining a timing of receiving an echo signal, determining a difference between a timing of radiation and the echo reception time point T, the determination of the velocity of sound in an aqueous medium, the calculation of the distance D ₁ and D ₂ to the fixed deflector at two leduyuschih successive parcels probing signal, characterized by determining the own velocity V _GSS movement carrier sonar using hydroacoustic measuring speed, determine the angle between the direction to the reflector and the direction of sonar carrier movement q ^0, determining an estimate of the radial reflector rate the following two one successive operations: light - receiving _rad V = | (D ₂ -D ₁₎ / T |, and the error in determining the distance _D b between the movable reflector and the fixed sonar opr fissioning the formula: _R b = 0,5 ((V _rad / sosq ⁰⁾ -V _GSS) T.