RU2552120C1

RU2552120C1 - Hydrographic echosounder

Info

Publication number: RU2552120C1
Application number: RU2014104016/28A
Authority: RU
Inventors: Светлана Викторовна Дунчевская; Юрий Владиславович Шабалин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI")
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: hydrographic echosounder employs a first single-frequency emitter and a second double-frequency emitter, connected to the echo sounder separately. Means of processing reflected probing pulses take into account physical properties of the water medium, facilitate breakdown of the scanning range into time and/or range intervals, wherein the highest reflection intensity is successively selected, and an image of the bottom profile and oscillograms of the reflected signal are formed.

EFFECT: high quality of determining bottom topography.

5 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области прикладных гидрографических и гидрологических исследований.The present invention relates to the field of applied hydrographic and hydrological studies.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбран гидрографический эхолот, интегрированный с судовым навигационным терминалом, см. CN 203069188, публикация 17.07.2013. Известный из CN 203069188 гидрографический эхолот включает средства формирования и настройки зондирующих импульсов, средства обработки, хранения и отображения отраженных зондирующих импульсов, а также средства, обеспечивающие взаимодействие с навигационным приемником и персональным компьютером, с отображением на персональном компьютере сведений о параметрах отраженного сигнала и профиле дна. В свою очередь, предлагаемое изобретение, представляющее собой дальнейшее развитие устройств и систем, аналогичных описанным выше, позволит предложить устройство гидрографического эхолота, сочетающее точность измерений и удобство работы с оборудованием, включая удобство принятия решения по результатам измерений.As the closest analogue of the invention, a hydrographic echo sounder integrated with the ship's navigation terminal can be selected, see CN 203069188, publication July 17, 2013. The hydrographic echo sounder known from CN 203069188 includes means for generating and adjusting sounding pulses, means for processing, storing and displaying the reflected sounding pulses, as well as means for interacting with the navigation receiver and a personal computer, with information on the parameters of the reflected signal and bottom profile displayed on a personal computer . In turn, the present invention, which represents a further development of devices and systems similar to those described above, will allow us to offer a hydrographic echo sounder device that combines the accuracy of measurements and the convenience of working with equipment, including the convenience of deciding on the results of measurements.

Указанный технический результат достигается при использовании предложенного гидрографического эхолота, включающего средства настройки, формирования и излучения зондирующих импульсов, средства приема, обработки, хранения и отображения отраженных зондирующих импульсов, а также средства, обеспечивающие взаимодействие с навигационно-гидрографическим оборудованием и персональным компьютером, с отображением на персональном компьютере сведений о параметрах отраженного сигнала и профиле дна. В отличие от аналога средства настройки, формирования и излучения зондирующих импульсов предложенного эхолота включают первый одночастотный излучатель и второй двухчастотный излучатель, подключаемые к эхолоту раздельно, и обеспечивают возможность установки верхней и нижней границ измерения глубины. Также в отличие от аналога средства приема, обработки, хранения и отображения отраженных зондирующих импульсов предложенного эхолота учитывают физические свойства водной среды, обеспечивают разбиение диапазона сканирования на интервалы времени и/или дальности, в которых последовательно выделяют наибольшую интенсивность отражения, и формируют изображение профиля дна и осциллограммы отраженного сигнала. Используются комбинированные излучатели, обеспечивающие излучение зондирующих импульсов и прием отраженных зондирующих импульсов. Электронный блок эхолота, первый одночастотный излучатель, второй двухчастотный излучатель, навигационно-гидрографическое оборудование и персональный компьютер взаимосвязаны посредством совокупности кабелей и разъемов. Предпочтительно предложенный гидрографический эхолот входит в состав оборудования, предназначенного для промерных работ на внутренних водоемах и на мелководных участках шельфа, для чего эхолот располагается на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.The specified technical result is achieved using the proposed hydrographic echo sounder, including means for setting up, generating and emitting sounding pulses, means for receiving, processing, storing and displaying the reflected sounding pulses, as well as means for interacting with navigation and hydrographic equipment and a personal computer, with display on personal computer information about the parameters of the reflected signal and the bottom profile. In contrast to the analogue, the means for tuning, generating and emitting sounding pulses of the proposed echo sounder include a first single-frequency emitter and a second two-frequency emitter connected separately to the echo sounder and provide the ability to set the upper and lower boundaries for measuring depth. Also, unlike the analogue of the means for receiving, processing, storing and displaying the reflected probe pulses of the proposed echo sounder, the physical properties of the aquatic environment are taken into account, the scanning range is divided into time intervals and / or ranges in which the highest reflection intensities are sequentially generated, and the bottom profile image is formed and waveforms of the reflected signal. Combined emitters are used to provide radiation from the probe pulses and receive reflected probe pulses. The electronic unit of the echo sounder, the first single-frequency radiator, the second two-frequency radiator, navigation and hydrographic equipment and a personal computer are interconnected through a combination of cables and connectors. Preferably, the proposed hydrographic echo sounder is included in the equipment for measuring work in inland waters and in shallow areas of the shelf, for which the echo sounder is located on a vehicle, for example, on a sea or river vessel, including small vessels.

Предложенный гидрографический эхолот представляет собой комплекс интегрируемого оборудования, включающего: электронный блок 1, первый одночастотный излучатель 2₁, второй двухчастотный излучатель 2₂. Используются комбинированные излучатели 2, обеспечивающие излучение зондирующих импульсов и прием отраженных зондирующих импульсов. Также обеспечивается работа во взаимодействии с навигационно-гидрографическим оборудованием 3 и персональным компьютером 4. Перечисленные составные части: электронный блок 1 эхолота, первый одночастотный излучатель 2₁, второй двухчастотный излучатель 2₂, навигационно-гидрографическое оборудование 3 и персональный компьютер 4 взаимосвязаны посредством совокупности кабелей и разъемов (приведена схема компоновки оборудования). Электронный блок 1 эхолота размещен в моноблочном герметичном корпусе, пригодном к ручной переноске, корпус оборудован кронштейном для установки эхолота на горизонтальную и вертикальную поверхности. Интерфейс электронного блока включает цифровой индикатор (индикация глубины без подключения персонального компьютера 4), световые индикаторы режимов работы, клавиши задания глубины, клавишу включения/выключения. Обеспечивается использование одночастотного 2₁ и двухчастотного 2₂ излучателей 2, подключаемых через соответствующие разъемы на задней панели корпуса эхолота. Таким образом обеспечивается интеграция в едином измерительном комплексе различных устройств, используемых в нужном порядке.The proposed hydrographic echo sounder is a complex of integrated equipment, including: an electronic unit 1, a first single-frequency radiator 2 ₁ , a second two-frequency radiator 2 ₂ . Combined emitters 2 are used, which provide radiation of the probe pulses and receive reflected probe pulses. It also provides work in conjunction with navigation and hydrographic equipment 3 and a personal computer 4. The listed components: electronic unit 1 echo sounder, first single-frequency transmitter 2 ₁ , second two-frequency transmitter 2 ₂ , navigation and hydrographic equipment 3 and personal computer 4 are interconnected via a combination of cables and connectors (the layout diagram of the equipment is given). The electronic unit 1 of the echo sounder is placed in a one-piece sealed enclosure suitable for manual carrying, the case is equipped with a bracket for mounting the echo sounder on horizontal and vertical surfaces. The electronic unit interface includes a digital indicator (depth indication without connecting a personal computer 4), operating mode indicator lights, depth setting keys, on / off key. It provides the use of single-frequency 2 ₁ and dual-frequency 2 ₂ emitters 2 connected through the appropriate connectors on the rear panel of the echo sounder. This ensures the integration in a single measuring complex of various devices used in the right order.

Средства настройки, формирования и излучения зондирующих импульсов включают первый одночастотный излучатель 2₁ и второй 2₂ двухчастотный излучатели 2, подключаемые к эхолоту раздельно, аналоговые электронные схемы формирования импульса и цифровые схемы настройки и управления формированием импульса, входящие в состав электронного блока 1 эхолота, обеспечивающие формирование и настройку зондирующих импульсов. То есть к работающему эхолоту подключен только один из излучателей 2 в зависимости от требований к режиму измерений. Средства настройки, формирования и излучения зондирующих импульсов обеспечивают возможность установки верхней и нижней границ измерения глубины, что совместно с выбором типа излучателя обеспечивает настройку параметров измерения и соответственно качество измерений в целом. Средства, обеспечивающие взаимодействие с навигационно-гидрографическим оборудованием 3 и персональным компьютером 4, с отображением на персональном компьютере 4 сведений о параметрах отраженного сигнала и профиле дна, представляют собой программно-аппаратную реализацию последовательного интерфейса. Предусматривается как получение электронным блоком 1 данных навигационного приемника 3 и персонального компьютера 4, так и отображение результатов измерений с использованием персонального компьютера 4 (архивирование и хранение данных). В предложенном эхолоте данные средства обеспечивают обработку полученных данных с учетом физических свойств водной среды: учитывается зависимость скорости звука от ее физических свойств, например, с помощью эмпирической формулы Вильсона. При обработке данных выполняется разбиение диапазона сканирования на интервалы времени и/или дальности, в которых последовательно выделяют наибольшую интенсивность отражения с итоговым формированием изображения профиля дна и осциллограммы отраженного сигнала. Таким образом, обеспечивается точность и качество измерений.The means for tuning, generating and emitting sounding pulses include the first single-frequency radiator 2 ₁ and the second 2 ₂ two-frequency radiators 2, connected separately to the echo sounder, analog electronic pulse shaping circuits and digital pulse shaping and control circuits included in the echo sounder electronic unit 1, which provide formation and tuning of probe pulses. That is, only one of the emitters 2 is connected to the working echo sounder, depending on the requirements for the measurement mode. The means of tuning, generating and emitting probe pulses provide the ability to set the upper and lower boundaries of the depth measurement, which, together with the choice of the type of emitter, provides the setting of the measurement parameters and, accordingly, the quality of measurements as a whole. Means that ensure interaction with navigation and hydrographic equipment 3 and a personal computer 4, with the display on a personal computer 4 of information about the parameters of the reflected signal and the bottom profile, represent a hardware-software implementation of a serial interface. It is envisaged that the electronic unit 1 obtains the data of the navigation receiver 3 and the personal computer 4, as well as the display of the measurement results using the personal computer 4 (data archiving and storage). In the proposed echo sounder, these tools provide processing of the obtained data taking into account the physical properties of the aquatic environment: the dependence of the speed of sound on its physical properties is taken into account, for example, using the empirical formula of Wilson. When processing the data, the scanning range is divided into time and / or range intervals in which the highest reflection intensities are sequentially distinguished with the final formation of the bottom profile image and the reflected signal waveform. This ensures the accuracy and quality of measurements.

С наибольшей эффективностью, подтвержденной испытаниями, предложенный гидрографический эхолот будет использован в составе оборудования, предназначенного для промерных работ на внутренних водоемах и на мелководных (до 50 м) участках шельфа. В таком случае оборудование эхолота располагается на транспортном средстве, например на маломерном судне, с которого ведутся необходимые измерения. Описанное выше оборудование эхолота может быть оперативно перемещено на маломерном судне, собрано, разобрано, интегрировано с различным сторонним оборудованием силами одного оператора.With the greatest efficiency, confirmed by tests, the proposed hydrographic echo sounder will be used as part of equipment designed for surveying in inland waters and in shallow (up to 50 m) shelf areas. In this case, the fishfinder equipment is located on a vehicle, for example, on a small vessel, from which the necessary measurements are taken. The sounder equipment described above can be quickly moved on a small boat, assembled, disassembled, integrated with various third-party equipment by one operator.

Claims

1. A hydrographic echo sounder, including means for setting up, generating and emitting sounding pulses, means for receiving, processing, storing and displaying the reflected sounding pulses, as well as means for interacting with navigation and hydrographic equipment and a personal computer, with the display of information about the parameters on a personal computer reflected signal and bottom profile, characterized in that
means for generating and tuning probe pulses include a first single-frequency emitter and a second two-frequency emitter, connected separately to the echo sounder, and provide the ability to set the upper and lower boundaries for measuring depth;
means for processing, storing and displaying the reflected probe pulses take into account the physical properties of the aquatic environment, ensure that the scanning range is divided into time intervals and / or ranges in which the highest reflection intensities are sequentially generated, and an image of the bottom profile and the waveform of the reflected signal are formed.

2. The hydrographic echo sounder according to claim 1, characterized in that combined emitters are used to provide sounding pulses and receive reflected sounding pulses.

3. The hydrographic echo sounder according to claim 1, characterized in that the electronic unit of the echo sounder, the first single-frequency transmitter, the second two-frequency transmitter, navigation and hydrographic equipment and a personal computer are interconnected through a combination of cables and connectors.

4. Hydrographic echo sounder according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is part of the equipment intended for surveying in inland waters and in shallow areas of the shelf.

5. The hydrographic echo sounder according to claim 4, characterized in that it is located on a vehicle, for example, a sea or river vessel, including small boats.