RU2523101C2 - Эхолот - Google Patents
Эхолот Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523101C2 RU2523101C2 RU2012134428/28A RU2012134428A RU2523101C2 RU 2523101 C2 RU2523101 C2 RU 2523101C2 RU 2012134428/28 A RU2012134428/28 A RU 2012134428/28A RU 2012134428 A RU2012134428 A RU 2012134428A RU 2523101 C2 RU2523101 C2 RU 2523101C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- receiver
- computer
- echo
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к гидроакустическим системам определения глубины и к системам навигации и может быть использовано в эхолотах с автоматическим адаптивным обнаружением эхо-сигналов от дна и измерением глубины с привязкой к географическим координатам места измерения. Сущность: эхолот содержит ЭВМ 1, усилитель 2 мощности, приемник 3 акустических эхо-сигналов, приемник 4 сигналов спутниковых радионавигационных систем, переключатель 5 «прием-передача», электроакустический преобразователь 6, аналого-цифровой преобразователь 7 и дисплей 8. Первый вход ЭВМ 1 соединен с выходом преобразователя 7, а второй - с выходом приемника 4. Первый выход ЭВМ 1 соединен с входом дисплея 8, второй - с входом управления приемника 3, третий - с входом усилителя 2, а четвертый - с управляющим входом переключателя 5. Сигнальный вход переключателя 5 соединен с выходом усилителя 2, вход-выход - с входом-выходом преобразователя 6, а выход - с сигнальным входом приемника 3, выход которого соединен с входом преобразователя 7. Технический результат: повышение помехозащищенности и надежности эхолота, расширение его функциональных возможностей. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к гидроакустическим системам определения глубины и к системам навигации и может быть использовано в эхолотах с автоматическим адаптивным обнаружением эхо-сигналов от дна и измерением глубины с привязкой к географическим координатам места измерения.
Известен эхолот, защищенный патентом РФ №2123191, G01S 15/00, 1998, содержащий генератор импульсов, электроакустический преобразователь, блок индикации, измеритель временных интервалов (ВАРУ), блок временной автоматической регулировки усиления, синхронизатор, усилитель, детектор и пороговое устройство.
Признаками, общими с заявляемым эхолотом и присутствующими в той или иной степени в этом аналоге, являются генератор импульсов, электроакустический преобразователь, измеритель временных интервалов и блок ВАРУ.
Работа этого аналога, как и большинства остальных эхолотов, основана на измерении промежутка времени между излучением зондирующего сигнала в направлении морского дна и поступлением отраженного от морского дна эхо-сигнала.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является крайне низкая точность измерения глубины, обусловленная неадаптивностью порогового устройства в условиях изменяющегося уровня шумов, затрудняющего обнаружение эхо-сигналов от дна.
Известна также акустическая система измерения расстояния, защищенная европейским патентом №0340953, G01S 7/52, G01S 15/88, 1989, содержащая ЭВМ, дисплей, аналого-цифровой преобразователь, приемник акустических эхо-сигналов электроакустический преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, передатчик, блок памяти и ряд интерфейсов.
Признаками, общими с заявляемым устройством, в этом аналоге являются ЭВМ, дисплей, аналого-цифровой преобразователь, приемник акустических эхо-сигналов и электроакустический преобразователь.
В этой системе используется адаптивный порог обнаружения, поэтому точность измерения глубины в ней несколько выше, чем в указанном выше аналоге.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является относительно низкая точность измерения глубины, что обусловлено невозможностью добиться оптимального с точки зрения минимизации погрешности измерения соотношения сигнал/помеха для каждого значения глубины.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является эхолот, защищенный патентом РФ №2241242, G01S 15/08, G01S 7/52, 2004, содержащий ЭВМ, дисплей, электроакустический преобразователь, приемник акустических эхо-сигналов, аналого-цифровой преобразователь, блок ВАРУ и передатчик.
Все перечисленные элементы этого эхолота-прототипа, кроме блока ВАРУ и передатчика, входят и в состав заявляемого эхолота.
В этом эхолоте периодически излучается сигнал, мощность которого вычисляется по определенному алгоритму. Коэффициент усиления приемника регулируется по двум входам управления, один из которых подключен к блоку ВАРУ, второй - к ЭВМ. Выходной сигнал приемника с помощью аналого-цифрового преобразователя оцифровывается и поступает на обработку в ЭВМ с целью обнаружения эхо-сигнала, отраженного от дна и измерения глубины по определенной формуле с последующим выводом полученного значения на дисплей.
Причинами, препятствующими достижению в эхолоте-прототипе технического результата, достигаемого в изобретении, являются следующие.
Во-первых, это аппаратурная реализация блока ВАРУ. Она делает закон ВАРУ недостаточно эффективным в условиях разнообразия акватории, времен года, степени солености и температуры воды. Желательно иметь набор законов ВАРУ и возможность оперативного выбора нужного закона, что в условиях аппаратурной реализации блока ВАРУ крайне затруднительно.
Во-вторых, низкая помехозащищенность, обусловленная наличием большого количества входов управления, по которым помехи могут поступать в эхолот-прототип (два входа управления в приемнике и один в передатчике). Кроме того, отсутствие развязки между выходом передатчика и входом приемника создает условия для просачивания мощного импульса с выхода передатчика непосредственно на вход приемника. Это существенно снижает надежность эхолота-прототипа.
В-третьих, существенно ограничены выполняемые эхолотом-прототипом функции. Дело в том, что зачастую возникает необходимость не просто измерить глубину, но и привязать результат измерения к тому месту, где осуществляются измерения. Эту функцию устройство-прототип реализовать не позволяет.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение универсальности закона ВАРУ, а также повышение помехозащищенности и надежности эхолота и расширение его функциональных возможностей за счет возможности привязки результатов измерения к географическим координатам места его проведения.
Технический результат достигается тем, что в известный эхолот введены приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, выход которого соединен с третьим входом ЭВМ, усилитель мощности, вход которого соединен с третьим выходом ЭВМ, и переключатель «прием-передача», вход которого соединен с выходом усилителя мощности, вход-выход - с входом-выходом электроакустического преобразователя, управляющий вход - с четвертым выходом ЭВМ, а выход - с сигнальным входом приемника акустических эхо-сигналов, при этом приемник акустических эхо-сигналов выполнен с одним входом управления.
Для технического результата в известный эхолот, содержащий электронно-вычислительную машину (ЭВМ), устройство отображения информации (дисплей), вход которого соединен с первым выходом ЭВМ, электроакустический преобразователь, приемник акустических эхо-сигналов, вход управления которого соединен со вторым выходом ЭВМ, и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом приемника акустических эхо-сигналов, а выход соединен с первым входом ЭВМ, введены приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, выход которого соединен со вторым входом ЭВМ, усилитель мощности, вход которого соединен с третьим выходом ЭВМ, и переключатель «прием-передача», вход которого соединен с выходом усилителя мощности, вход-выход - с входом-выходом электроакустического преобразователя, управляющий вход - с четвертым выходом ЭВМ, а выход - с сигнальным входом приемника акустических эхо-сигналов, при этом приемник акустических эхо-сигналов выполнен с одним входом управления.
Совокупность вновь введенных элементов и связей и особенности выполнения приемника неизвестна из имеющихся в распоряжении заявителя источников информации. Поэтому заявляемый эхолот следует считать новым и соответствующим изобретательскому уровню.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой приведена структурная схема заявляемого эхолота.
Эхолот содержит ЭВМ 1, усилитель 2 мощности, приемник 3 акустических эхо-сигналов, приемник 4 сигналов спутниковых радионавигационных систем, переключатель 5 «прием-передача», электроакустический преобразователь 6, аналого-цифровой преобразователь 7 и дисплей 8.
Первый вход ЭВМ 1 соединен с выходом преобразователя 7, а второй - с выходом приемника 4. Первый выход ЭВМ 1 соединен с входом дисплея 8, второй - с входом управления приемника 3, третий - с входом усилителя 2, а четвертый - с управляющим входом переключателя 5. Сигнальный вход переключателя 5, вход которого соединен с выходом усилителя 2, вход-выход - с входом-выходом преобразователя 6, а выход - с сигнальным входом приемника 3, выход которого соединен с входом преобразователя 7.
Работа эхолота заключается в следующем.
Функцию передатчика выполняет ЭВМ 1 совместно с усилителем 2. ЭВМ 1 формирует на своем третьем выходе последовательность прямоугольных импульсов с заданными длительностью τ и периодом Т повторения и регулируемой амплитудой. Параметры τ и Т заранее устанавливаются в ЭВМ. Амплитуда этих импульсов с помощью ЭВМ 1 может изменяться примерно в 15 раз в зависимости от измеряемой глубины. Эти импульсы поступают на вход усилителя 2 мощности с постоянным коэффициентом усиления, а усилитель 2 работает в линейном режиме. В нем поступающие на его вход импульсы усиливаются до уровня мощности примерно 200 Вт при максимальной амплитуде входного импульса.
С выхода усилителя 2 мощный импульс поступает на сигнальный вход переключателя 5 и через него на преобразователь 6. К началу действия этого импульса переключатель 5 под действием управляющего сигнала с третьего выхода ЭВМ 1 подключает свой сигнальный вход к входу-выходу и отключает сигнальный вход приемника 3 от своего выхода, предотвращая тем самым попадание мощного импульса с выхода усилителя 2 на вход приемника 3.
Преобразователь 6 преобразует поступивший на его вход мощный импульс в звуковой сигнал и излучает его в направлении дна.
После окончания цикла излучения переключатель 5 под действием управляющего сигнала с четвертого выхода ЭВМ 1 подключает сигнальный вход приемника 3 к преобразователю 6, и начинается цикл приема эхо-сигнала.
Принятый приемником 3 эхо-сигнал с его выхода поступает на вход преобразователя 7, где оцифровывается и уже в цифровом виде поступает на первый вход ЭВМ 1.
В ЭВМ 1 поступивший на его вход в виде массива последовательных отсчетов эхо-сигнал обрабатывается в соответствии с заданным алгоритмом выделения донного сигнала, описанным, например, в эхолоте-прототипе.
Реализация требуемого закона ВАРУ приемника в предлагаемом эхолоте осуществляется алгоритмически с помощью ЭВМ 1. Для реализации этого закона используется тот же оцифрованный эхо-сигнал на первом входе ЭВМ 1. В качестве такового закона используется обобщенная функция управления усилением приемника, изменяющая коэффициент его усиления в пределах порядка 120 дБ. ЭВМ позволяет реализовать практически любое нелинейное преобразование сигнала, каковым является закон ВАРУ. При этом легко могут быть реализованы несколько разных законов и обеспечен оперативный выбор требуемого в соответствии с реальными условиями работы эхолота.
Обобщенный сигнал управления усилением приемника поступает со второго выхода на вход управления приемника 3. В результате изменения коэффициента усиления приемника 3 диапазон изменения эхо-сигнала на его выходе поддерживается в диапазоне, обеспечивающем максимум отношения «сигнал/помеха».
В результате обработки в ЭВМ 1 эхо-сигнала определяется задержка донного сигнала относительно излученного, которая пересчитывается в подлежащую измерению глубину.
Приемник 4 принимает сигналы спутниковых радионавигационных систем, по которым определяет координаты объекта-носителя эхолота. Эти координаты поступают на второй вход ЭВМ 1. В ЭВМ 1 они объединяются с результатами определения глубины в отдельный формуляр, который заносится в память ЭВМ и с первого выхода ЭВМ 1 выводится на дисплей 8.
Таким образом, в предлагаемом эхолоте осуществляется не только измерение глубины, но и привязка результата измерения к географическим координатам места измерения. Эхолот позволяет реализовать практически любой закон ВАРУ в приемнике, так как его реализация не требует аппаратурных затрат, а осуществляется чисто программным путем.
В эхолоте существенно сокращено число входов управления, по которым могут поступать помехи. Кроме того здесь отсутствует какая-либо связь между выходом передатчика и входом приемника. Это существенно повышает помехозащищенность и надежность работы эхолота по сравнению с прототипом.
Предлагаемый эхолот значительно проще, чем прототип. Здесь исключена аппаратурная реализация блока ВАРУ, а передатчик заменен простым усилителем. Это дополнительно повышает надежность эхолота по сравнению с прототипом.
Эхолот достаточно легко реализуем.
Claims (1)
- Эхолот, содержащий электронно-вычислительную машину (ЭВМ), устройство отображения информации (дисплей), вход которого соединен с первым выходом ЭВМ, электроакустический преобразователь, приемник акустических эхо-сигналов, вход управления которого соединен со вторым выходом ЭВМ, и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом приемника акустических эхо-сигналов, а выход соединен с первым входом ЭВМ, отличающийся тем, что в него введены приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, выход которого соединен со вторым входом ЭВМ, усилитель мощности, вход которого соединен с третьим выходом ЭВМ, и переключатель «прием-передача», вход которого соединен с выходом усилителя мощности, вход-выход - с входом-выходом электроакустического преобразователя, управляющий вход - с четвертым выходом ЭВМ, а выход - с сигнальным входом приемника акустических эхо-сигналов, при этом приемник акустических эхо-сигналов выполнен с одним входом управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134428/28A RU2523101C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Эхолот |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134428/28A RU2523101C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Эхолот |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134428A RU2012134428A (ru) | 2014-02-20 |
RU2523101C2 true RU2523101C2 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=50113870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134428/28A RU2523101C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Эхолот |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523101C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1054809A1 (ru) * | 1981-07-06 | 1983-11-15 | Новосибирский электротехнический институт | Эхолот |
US6667934B1 (en) * | 2002-08-21 | 2003-12-23 | Brunswick Corporation | Digital sonar transducer |
RU2390796C1 (ru) * | 2009-04-27 | 2010-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквазонд" | Эхолот |
KR101133171B1 (ko) * | 2010-12-21 | 2012-04-06 | 주식회사 이오브이울트라소닉스 | 무선 음향 측심장치 |
-
2012
- 2012-08-10 RU RU2012134428/28A patent/RU2523101C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1054809A1 (ru) * | 1981-07-06 | 1983-11-15 | Новосибирский электротехнический институт | Эхолот |
US6667934B1 (en) * | 2002-08-21 | 2003-12-23 | Brunswick Corporation | Digital sonar transducer |
RU2390796C1 (ru) * | 2009-04-27 | 2010-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аквазонд" | Эхолот |
KR101133171B1 (ko) * | 2010-12-21 | 2012-04-06 | 주식회사 이오브이울트라소닉스 | 무선 음향 측심장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134428A (ru) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3491172B2 (ja) | 空気又は水等の流体の三次元速度を遠隔測定する方法 | |
CN107390203B (zh) | 一种超声波测距方法、装置及系统 | |
JP2007500348A (ja) | 超音波を用いる距離の測定方法と装置 | |
JP2017072590A (ja) | 探知装置、魚群探知機、及びレーダ装置 | |
CN111413699A (zh) | 用于低频调制(lfm)啁啾信号的声学距离测量电路和方法 | |
RU2626295C1 (ru) | Система автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия | |
RU2631906C1 (ru) | Устройство для определения местоположения источника сигналов | |
RU2523101C2 (ru) | Эхолот | |
KR100979286B1 (ko) | 수중 거리 및 방위를 측정하는 장치 및 방법 | |
CA2908682A1 (en) | Conical ultrasonic probe | |
JPS60263880A (ja) | 地下埋設物探査方法 | |
JP4950474B2 (ja) | 物体探知装置 | |
RU2612201C1 (ru) | Способ определения дистанции гидролокатором | |
RU2554321C1 (ru) | Устройство для определения направления и дальности до источника сигнала | |
KR101656705B1 (ko) | 기준 신호 및 펄스 신호를 이용한 반사 거리를 판별할 수 있는 레이더 장치 | |
RU2408897C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
RU2719214C1 (ru) | Активный гидролокатор | |
JP2014102138A (ja) | 測定装置 | |
RU2791163C1 (ru) | Способ обнаружения зондирующих сигналов | |
RU2552852C1 (ru) | Устройство для определения направления и дальности до источника сигнала | |
RU151224U1 (ru) | Активный эхо-импульсный локатор | |
WO2019049648A1 (ja) | レーダ装置、及びトランスポンダ応答遅延の取得方法 | |
RU2525472C1 (ru) | Аккустическое устройство определения дальности | |
RU2558654C1 (ru) | Устройство для определения направления и дальности до источника сигнала | |
RU2545067C1 (ru) | Активный гидролокатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150811 |