RU2625716C1 - Method of measuring sound on route - Google Patents

Method of measuring sound on route Download PDF

Info

Publication number
RU2625716C1
RU2625716C1 RU2016136288A RU2016136288A RU2625716C1 RU 2625716 C1 RU2625716 C1 RU 2625716C1 RU 2016136288 A RU2016136288 A RU 2016136288A RU 2016136288 A RU2016136288 A RU 2016136288A RU 2625716 C1 RU2625716 C1 RU 2625716C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
speed
sound
spatial channel
determined
Prior art date
Application number
RU2016136288A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Григорьевич Тимошенков
Original Assignee
Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
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 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" filed Critical Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority to RU2016136288A priority Critical patent/RU2625716C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2625716C1 publication Critical patent/RU2625716C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H5/00Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves

Landscapes

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

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: method of measuring the speed of sound along the path consists in emitting a probing signal by a stationary source through constant time intervals T, keeping the duration of the signal constant. Receive the signal of the antenna receiving device moving towards the path of the signal propagation. The speed V of the carrier is determined, as well as the arrival time of the first sounding signal t1, the arrival time of the N-th sounding signal tN and the speed of sound C. Reception of the signal is carried out by an antenna with a static fan of the directional characteristics with a width Δβ° of the spatial channel directivity characteristic, determine the number of the spatial channel Ni, in which a signal with a maximum amplitude is detected, measure the amplitude of the maximum signal Aj, determine the amplitudes of the signals in adjacent spatial channels, select an adjacent spatial channel Nj with the largest amplitude Aj, the speed of sound is determined by the formula S=(N-1)TVcosCA/{t1-tN+(N-1)T}, and the course angle of the CA of the source of the sounding signal is determined by the formula
Figure 00000011
for j<i and
Figure 00000012
, if j>i, where Δβ° is the width of the directional characteristic of the spatial channel.
EFFECT: improving the measurement accuracy.
1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для измерения скорости звука для проведения гидроакустических исследований и измерительных работ гидроакустической аппаратуры.The present invention relates to the field of sonar and is intended to measure the speed of sound for conducting sonar research and measurement of sonar equipment.

Все измерения в гидроакустике производятся с использованием оценки скорости звука. В.Н. Матвиенко, Ю.Ф. Тарасюк «Дальность действия гидроакустических средств». - Л., Судостроение, 1981 г.).All measurements in sonar are made using estimates of the speed of sound. V.N. Matvienko, Yu.F. Tarasyuk "Range of action of hydroacoustic means." - L., Shipbuilding, 1981).

Существуют прямые и косвенные методы определения скорости распространения звука в воде. Косвенные методы предполагают предварительное измерение температуры воды и солености воды, и дальнейший расчет по известным номограммам скорости звука (В.А. Комляков «Корабельные средства измерения скорости звука и моделирования акустических полей в океане». СПб, «Наука» 2003 г. стр. 50-87).There are direct and indirect methods for determining the speed of sound propagation in water. Indirect methods involve a preliminary measurement of water temperature and water salinity, and further calculation using well-known nomograms of sound velocity (V. A. Komlyakov, “Shipborne means of measuring sound velocity and modeling acoustic fields in the ocean.” St. Petersburg, “Nauka” 2003, p. 50 -87).

Эти способы позволяют определять скорость звука по конкретным измерениям температуры и солености, которые могут быть произведены путем забора проб воды и проведения химического анализа при процедуре измерения температуры. Измерение производится с использованием специальных судов и стандартных океанографических измерительных средств, в которые входят глубоководный опрокидывающийся термометр, термометр-глубомер, батитермограф, а также комплексные гидрологические зонды. Количество параметров измеряемых зондом и измерительных каналов зависит от выполняемых им конкретных задач. Информация об измеренных параметрах передается в бортовые приборы по кабель-тросу. Недостатком этого метода является необходимость специализированного судна и длительная процедура измерения для получения оценки скорости звука по трассе.These methods allow you to determine the speed of sound from specific measurements of temperature and salinity, which can be made by sampling water and conducting chemical analysis during the temperature measurement procedure. Measurement is carried out using special vessels and standard oceanographic measuring instruments, which include a deep-sea tipping thermometer, a depth-gauge thermometer, a bathythermograph, as well as complex hydrological probes. The number of parameters measured by the probe and measuring channels depends on the specific tasks it performs. Information about the measured parameters is transmitted to the on-board devices via a cable. The disadvantage of this method is the need for a specialized vessel and a lengthy measurement procedure to obtain an estimate of the speed of sound along the track.

Существуют прямые методы измерения скорости звука при использовании конкретных приборов, которые измеряют скорость звука на глубине нахождения с использованием интерферометрических методов, фазовых методов, импульсных методов и частотных методов. Эти приборы, как правило, устанавливаются на борту судна и измеряют скорость звука при погружении до определенной глубины. Для расчетов траекторий распространения сигналов используется таблицы, снятые для всех глубин и для всех морей и океанов, в которых указаны значения скоростей звука на различных глубинах. Как правило, эти значения являются устаревшими и не всегда соответствуют решаемым задачам, (стр. 98, там же). Есть разовые гидрофизические зонды, которые погружаются до дна и по мере погружения передают информацию о значении скорости звука на конкретной глубине. Этот способ является дорогим и затратным и не всегда может быть использован при решении конкретных задач для получения скорости звука по трассе.There are direct methods for measuring the speed of sound when using specific instruments that measure the speed of sound at a depth using interferometric methods, phase methods, pulsed methods and frequency methods. These devices are usually installed on board the vessel and measure the speed of sound when immersed to a certain depth. To calculate the propagation paths of the signals, tables taken for all depths and for all seas and oceans are used, which indicate the values of sound velocities at various depths. As a rule, these values are outdated and do not always correspond to the tasks being solved, (p. 98, ibid.). There are one-time hydrophysical probes that sink to the bottom and transmit information about the value of the speed of sound at a specific depth as they sink. This method is expensive and expensive and can not always be used to solve specific problems to obtain the speed of sound along the track.

Здесь надо учитывать то обстоятельство, что измерение скорости звука происходит в одной конкретной точке по глубине и считается, что такое же распределение скорости звука будет по всей трассе распространения сигнала на глубине измерения, что не всегда соответствует действительности. Практически никто не проводил измерение скорости звука по трассе ввиду сложности работ и трудности их сопоставления.Here it is necessary to take into account the fact that the measurement of the speed of sound takes place at one particular point in depth and it is believed that the same distribution of the speed of sound will be along the entire propagation path of the signal at the depth of measurement, which does not always correspond to reality. Almost no one measured the speed of sound along the highway due to the complexity of the work and the difficulty of comparing them.

Известен способ измерения скорости звука по трассе с использованием взрывных источников излучения, который рассматривается в работе Роберт Дж. Урик. «Основы гидроакустики», Судостроение, Л., 1978 г., стр. 165-200.A known method of measuring the speed of sound along the track using explosive radiation sources, which is considered in the work of Robert J. Urik. “Fundamentals of hydroacoustics”, Shipbuilding, L., 1978, pp. 165-200.

Известен способ дистанционного измерения скорости звука с использованием гидроакустического канала (В.А. Комляков «Корабельные средства измерения скорости звука и моделирования акустических полей в океане» СПб, «Наука», 2003 г., стр. 149-153).A known method of remote measurement of sound speed using a sonar channel (V. A. Komlyakov “Shipborne means of measuring the speed of sound and modeling of acoustic fields in the ocean”, St. Petersburg, “Science”, 2003, pp. 149-153).

Способ содержит излучение зондирующего сигнала неподвижным источником, передачу по радиоканалу времени излучения, прием сигнала распространения неподвижным источником, определение скорости распространения сигнала по известной дистанции и времени распространения от момента прихода радиосигнала и момента прихода гидроакустического сигнала.The method comprises emitting a sounding signal to a fixed source, transmitting a radiation time over a radio channel, receiving a propagation signal from a fixed source, determining a signal propagation speed from a known distance and propagation time from the moment the radio signal arrives and the moment the sonar signal arrives.

Недостатком такого способа является зависимость оценки скорости звука от точности измерения дистанции, необходимость радиоканала и гидроакустического канала одновременно.The disadvantage of this method is the dependence of the speed of sound on the accuracy of distance measurement, the need for a radio channel and a sonar channel at the same time.

Наиболее близким аналогом, который целесообразно принять за прототип, является способ измерения скорости звука по трассе по патенту РФ №2581416, который содержит излучение гидроакустического зондирующего сигнала неподвижным источником и прием зондирующего сигнала, излучение зондирующего сигнала производят через постоянные промежутки времени T, сохраняя длительность зондирующего сигнала постоянной, прием сигнала осуществляют приемным устройством, движущимся навстречу, определяют скорость V движения носителя приемного устройства, определяют время прихода первого зондирующего сигнала t1, определяют время прихода N-го зондирующего сигнала tN, а скорость звука между неподвижным источником зондирующего сигнала и подвижным носителем приемного устройства определяют по формуле: C=(N-1)VT/{t1-tN+(N-1)T}.The closest analogue, which is advisable to take as a prototype, is the method of measuring the speed of sound along the track according to the patent of Russian Federation No. 2581416, which contains the radiation of the hydroacoustic sounding signal from a fixed source and the reception of the sounding signal, the sounding signal is produced at constant time intervals T, while maintaining the duration of the sounding signal constant, signal reception is carried out by a receiving device moving towards, determine the speed V of the carrier movement of the receiving device, determine divide the arrival time of the first probe signal t 1 , determine the arrival time of the N-th probe signal t N , and the sound speed between the stationary source of the probe signal and the mobile carrier of the receiving device is determined by the formula: C = (N-1) VT / {t 1 - t N + (N-1) T}.

Недостатком данного способа является ошибка определения скорости звука, которая связана с погрешностью определения радиальной составляющей скорости сближения при известной скорости собственного движения. Эта ошибка обусловлена неизвестным значение курсового угла положения излучателя зондирующего сигнала.The disadvantage of this method is the error in determining the speed of sound, which is associated with the error in determining the radial component of the speed of approach at a known speed of proper motion. This error is due to the unknown value of the heading angle of the position of the probe emitter.

Задачей изобретения является уменьшения погрешности измерения скорости звука по трассе.The objective of the invention is to reduce the error in measuring the speed of sound along the track.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения скорости звука по трассе за счет автоматического определения пространственного положения излучателя зондирующего сигнала относительно направления движения приемника.The technical result of the invention is to improve the accuracy of measuring the speed of sound along the route by automatically determining the spatial position of the probe emitter relative to the direction of movement of the receiver.

Для достижения указанного технического результата в способ измерения скорости звука, содержащий излучение зондирующего сигнала неподвижным источником через постоянные промежутки времени T, сохраняя длительность сигнала постоянной, прием сигнала осуществляют антенной приемного устройства, движущегося навстречу по траектории распространения сигнала, определение скорости V движения носителя приемного устройства, определение времени прихода первого зондирующего сигнала t1, определение времени прихода N-го зондирующего сигнала tN и определение скорости звука C, введены новые признаки, а именно прием сигнала распространения осуществляют антенной со статическим веером характеристик направленности с шириной характеристики направленности пространственного канала Δβ°, определяют номер пространственного канала Ni, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой, измеряют амплитуду максимального сигнала Ai, определяют амплитуды сигналов в соседних пространственных каналах, выбирают соседний пространственный канал Nj с наибольшей амплитудой Aj, скорость звука определяют по формуле C=(N-1)TVcosКУ°/{t1-tN+(N-1)T}, а курсовой угол КУ° источника зондирующего сигнала определяют по формуле

Figure 00000001
при j<i и
Figure 00000002
, если j>i, где Δβ° - ширина характеристики направленности пространственного канала.To achieve the technical result, a method for measuring the speed of sound, comprising emitting a sounding signal from a fixed source at constant time intervals T, keeping the signal duration constant, receives a signal by an antenna of a receiving device moving towards the signal propagation path, determining the speed V of the carrier of the receiving device, determining the arrival time of the first sounding signal t 1, determining the time of arrival of N-t N probing signal and op edelenie C the sound velocity, new features introduced, namely the reception of signal propagation is performed antenna with a static fan directional characteristics with wide directional characteristic spatial channel Δβ °, define the number of spatial channels N i, wherein the detected signal is of maximum amplitude, measured peak signal amplitude A i , determine the amplitudes of the signals in adjacent spatial channels, select the adjacent spatial channel N j with the largest amplitude A j , the sound speed is determined eat according to the formula C = (N-1) TVcosКУ ° / {t 1 -t N + (N-1) T}, and the heading angle КУ ° of the probe signal source is determined by the formula
Figure 00000001
for j <i and
Figure 00000002
if j> i, where Δβ ° is the width of the directivity of the spatial channel.

Наибольшую ошибку в определении скорости звука будет вносить различие в направлении движения приемника и истинным положением излучателя сигналов. Это известная зависимость определяется курсовым углом излучателя, который может быть определен с помощью статического веера характеристик направленности либо при наведении характеристики направленности на излучатель сигналов. Существующие методы определения курсового угла обнаруженного объекта работают относительно направления движения приемника сигналов. Относительно направления движения располагается приемная антенна, статические характеристики направленности которой ориентированы так, что по направлению движения расположена центральная характеристика направленности, относительно которой определяется курсовой угол обнаруженного источника зондирующего сигнала. Ширина характеристики направленности и определяет погрешность измерения курсового угла обнаруженного объекта. Если ширина характеристики направленности составляет, например, 8°, то это и будет определять погрешность оценки курсового угла объекта. Для более точного определения курсового угла объекта предлагается использовать соотношения между амплитудами эхо-сигнала, принятыми соседними характеристиками направленности. Поскольку характеристики направленности пересекаются на уровне 0,7 от максимума, то сигнал будет всегда обнаруживаться в двух характеристиках направленности с наибольшими амплитудами. Амплитуды сигналов будут определяться положением источника зондирующего сигнала относительно этих характеристик. Если в одной характеристики сигнал обнаруживается на максимуме характеристики, то амплитуда сигнала будет максимальной, а в соседней характеристике амплитуда сигнала будет меньше. Таким образом, по соотношению амплитуд можно автоматически оценивать курсовой угол обнаруженного объекта внутри характеристики направленности и тем самым повысить точность определения курсового угла при приеме практически одного сигнала.The greatest error in determining the speed of sound will be made by the difference in the direction of movement of the receiver and the true position of the signal emitter. This known dependence is determined by the heading angle of the emitter, which can be determined using a static fan of directivity characteristics or by pointing the directivity characteristics to the signal emitter. Existing methods for determining the heading angle of a detected object work relative to the direction of motion of the signal receiver. With respect to the direction of movement, there is a receiving antenna, the static directional characteristics of which are oriented so that the central directional characteristic is located in the direction of movement, relative to which the directional angle of the detected sounding signal source is determined. The width of the directivity characteristic determines the error in measuring the course angle of the detected object. If the width of the directivity is, for example, 8 °, then this will determine the error in estimating the heading angle of the object. For a more accurate determination of the heading angle of the object, it is proposed to use the relationship between the amplitudes of the echo signal adopted by adjacent directivity characteristics. Since the directivity characteristics intersect at a level of 0.7 from the maximum, the signal will always be detected in two directivity characteristics with the largest amplitudes. The signal amplitudes will be determined by the position of the probe signal source relative to these characteristics. If in one characteristic the signal is detected at the maximum of the characteristic, then the amplitude of the signal will be maximum, and in the adjacent characteristic the amplitude of the signal will be less. Thus, by the ratio of amplitudes, you can automatically estimate the heading angle of the detected object within the directivity characteristics and thereby increase the accuracy of determining the heading angle when receiving almost one signal.

Если курсовой угол источника сигналов известен, то радиальная составляющая сближения приемника и излучателя будет равнаIf the heading angle of the signal source is known, then the radial component of the approach of the receiver and emitter will be equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

и тогда окончательно можно получить оценку скорости звука при измерении времени приема зондирующих сигналов неподвижным источником. Скорость звукаand then finally you can get an estimate of the speed of sound when measuring the time of reception of the probing signals by a fixed source. Sound speed

Figure 00000004
Figure 00000004

В качестве неподвижных источников зондирующих сигналов могут использоваться автономные гидроакустические маяки. Они могут устанавливаться как на дне, и тогда это будет скорость распространения акустической энергии с поверхности и до дна, так и на фиксированной глубине, что будет определять скорость распространения звука в пространстве по дистанции и до известной глубины.Autonomous sonar beacons can be used as stationary sources of sounding signals. They can be installed both at the bottom, and then it will be the speed of propagation of acoustic energy from the surface to the bottom, and at a fixed depth, which will determine the speed of sound propagation in space by distance and to a known depth.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена блок-схема устройства, реализующего заявленный способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram of a device that implements the claimed method.

Устройство (фиг. 1) содержит неподвижный источник 1 зондирующих сигналов, и установленные на движущемся объекте многоканальное приемное устройство 2, в состав которого входит антенна, имеющая статический веер характеристик направленности, процессор 3 и блок 10 измерения собственной скорости V. В состав процессора 3 входят последовательно соединенные блок 4 определения времени задержек, блок 5 памяти, блок 6 определения скорости звука, а также последовательно соединенные блок 7 определения пространственных каналов N и амплитуд A, блок 8 определения курсового угла цели Q, блок 9 определения скорости сближения. Первый и второй выходы блока 2 соединены со входами блока 7 и блока 4, соответственно, а второй выход блока 4 соединен со вторым входом блока 7, выход блока 9 соединен со вторым входом блока 6, а выход блока 10 соединен со вторым входом блока 9.The device (Fig. 1) contains a stationary source 1 of probing signals, and a multi-channel receiving device 2 installed on a moving object, which includes an antenna having a static fan of directivity characteristics, a processor 3 and a unit 10 for measuring its own speed V. The processor 3 includes series-connected unit 4 for determining the delay time, block 5 memory, unit 6 for determining the speed of sound, as well as series-connected unit 7 for determining spatial channels N and amplitudes A, unit 8 is determined Nia target yaw rate Q, block 9 determines convergence speed. The first and second outputs of block 2 are connected to the inputs of block 7 and block 4, respectively, and the second output of block 4 is connected to the second input of block 7, the output of block 9 is connected to the second input of block 6, and the output of block 10 is connected to the second input of block 9.

Неподвижный источник зондирующих сигналов 1 является известным устройством, в качестве которого может быть использован автономный маяк ответчик, который может быть установлен в любой точке и на любой глубине. Такой маяк является разовым устройством и его включение осуществляется либо по команде, либо в определенное время (А.В. Богородский, Д.Б. Островский «Гидроакустические навигационные и поисково-обследовательские средства», Санкт-Петербург, 2009 г. Изд. ЛЭТИ, стр. 10-40). Антенна и многоканальное приемное устройство 2 являются известными устройствами, которые подробно описаны в отечественной литературе (А.С. Колчеданцев «Гидроакустические станции». Судостроение Л., 1982 г., А.Н. Яковлев, Г.П. Кабаков «Гидролокаторы ближнего действия» Судостроение Л. 1983 г.). Блок измерения 4 времен прихода является известным устройством, который может быть реализован по схеме одноканального цифрового обнаружителя (стр. 107 А.Н. Яковлев, Г.П. Кабаков «Гидролокаторы ближнего действия»). Блок 4 измерения разности времен, блок 5 памяти и блок 6 определения скорости звука, блок 7 определения пространственных каналов, блок 8 определения курсового угла и блок 9 определения скорости сближения являются стандартными процедурами цифровой вычислительной техники и могут быть реализованы программным образом на любых вычислительных средствах. Все блоки, используемые для определения скорости звука, могут быть выполнены в тех же спецпроцессорах, на которых реализуется работа приемных трактов современных гидролокационных станций. Это стандартные спецпроцессоры, которые работают по разработанным программам и жесткой логике управления при поступлении исходной информации. (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев «Корабельная гидроакустическая техника», СПб., «Наука», 2004 г., с. 281-289). Практически все указанные процедуры могут быть реализованы на современных компьютерах и ноутбуках, в которых реализованы вычислительные программы Матлаб, Матсард и др. (А.Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов, СПб, «БХВ - Петербург», 2011 г.). Гидроакустический измеритель собственной скорости движения блок 10 является известным устройством, которые выпускаются серийно и устанавливаются на всех современных судах (А.В. Богородский, Д.Б. Островский «Гидроакустические навигационные и поисково-обследовательские средства», Санкт Петербург, 2009 г. Изд. ЛЭТИ, стр. 40-81).The fixed source of sounding signals 1 is a known device, which can be used as an autonomous transponder beacon, which can be installed at any point and at any depth. Such a lighthouse is a one-time device and its inclusion is carried out either by command or at a certain time (A.V. Bogorodsky, DB Ostrovsky “Hydroacoustic navigation and search and survey means”, St. Petersburg, 2009. Published by LETI, p. 10-40). Antenna and multi-channel receiving device 2 are well-known devices that are described in detail in the domestic literature (AS Kolchedantsev “Hydroacoustic stations.” Shipbuilding L., 1982, AN Yakovlev, GP Kabakov “Short-range sonars "Shipbuilding L. 1983). The measuring unit of 4 arrival times is a well-known device that can be implemented according to the scheme of a single-channel digital detector (p. 107 A.N. Yakovlev, G.P. Kabakov "Short-range sonars"). The time difference measurement unit 4, the memory unit 5 and the sound velocity determination unit 6, the spatial channel determination unit 7, the heading angle determination unit 8, and the approach speed determination unit 9 are standard procedures of digital computing technology and can be implemented programmatically on any computing means. All blocks used to determine the speed of sound can be performed in the same special processors on which the work of the receiving paths of modern sonar stations is implemented. These are standard special processors that work according to the developed programs and strict control logic when the initial information arrives. (Yu.A. Koryakin, S.A. Smirnov, G.V. Yakovlev “Shipborne sonar equipment”, St. Petersburg, “Nauka”, 2004, p. 281-289). Almost all of these procedures can be implemented on modern computers and laptops that use the computer programs Matlab, Matsard, etc. (A.B.Sergienko. Digital signal processing, St. Petersburg, BHV - Petersburg, 2011). Unit 10 sonar hydrometer is a well-known device that is mass-produced and installed on all modern ships (A.V. Bogorodsky, DB Ostrovsky “Hydroacoustic navigation and search and survey means”, St. Petersburg, 2009. Ed. LETI, pp. 40-81).

Реализация предложенного способа с помощью устройства (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Неподвижный источник зондирующих сигналов 1 излучает короткие сигналы с постоянной заранее известной частотой повторения, что определяет интервал T между сигналами. Сигнал распространяется в водной среде и принимается антенной приемного устройством 2 со статическим веером характеристик направленности, преобразуется в электрический сигнал, усиливается, фильтруется и передается в блок 4 измерения времен прихода. В блоке 4 определяется момент превышения амплитудой принятого сигнала порогового уровня. Излучаемые зондирующие сигналы являются сигналами прямого распространения и имеют большую амплитуду, поэтому приемные устройства не решают задачу повышения отношения сигнал помеха. Практически для любых принятых сигналов на выходе приемного устройства будет наблюдаться большое отношение сигнал/помеха при измерениях по переднему фронту. Измеренное значение времени запоминаются в блоке 5 в цифровом виде и поступает в блок 6 для определения скорости звука. В блок 7 определяются пространственные каналы и измеренные амплитуды, по которым в блоке 9 определяется курсовой угол источника сигналов, в блоке 9 определяется скорость сближения по оценке собственной скорости, измеренной в блоке 10. Скорость звука в блоке 6 определяется с учетом скорости сближения, определенной по данным блока 8 и блока 10.Implementation of the proposed method using the device (Fig. 1) is as follows. A fixed source of sounding signals 1 emits short signals with a constant predetermined repetition rate, which determines the interval T between the signals. The signal is distributed in the aquatic environment and is received by the antenna receiving device 2 with a static fan of directivity characteristics, converted into an electrical signal, amplified, filtered and transmitted to the unit 4 for measuring arrival times. In block 4, the moment is determined when the amplitude of the received signal exceeds the threshold level. The radiated sounding signals are direct propagation signals and have a large amplitude, so the receiving devices do not solve the problem of increasing the signal-to-noise ratio. For almost any received signal at the output of the receiving device, a large signal / noise ratio will be observed during measurements on the leading edge. The measured time value is stored in block 5 in digital form and goes to block 6 to determine the speed of sound. In block 7, spatial channels and measured amplitudes are determined, according to which in block 9 the heading angle of the signal source is determined, in block 9, the approach speed is determined by estimating the intrinsic speed measured in block 10. The speed of sound in block 6 is determined taking into account the approach speed determined by block 8 and block 10 data.

Точность измерения интервала между излучениями, измеренная современными методами, может быть достаточно высокой и составлять величину порядка <1 мс. Точность измерения скорости движения современными измерителями составляет величину меньше 0,01 м/с (А.В. Богородский, Д.Б. Островский «Гидроакустические навигационные и поисково-обследовательские средства», Санкт Петербург, 2009 г. Изд. ЛЭТИ, стр. 48). В этих условиях ошибка оценки скорости звука при двух последовательных измерениях за счет ошибки скорости движения будет в пределах 1 м/с.The accuracy of measuring the interval between emissions, as measured by modern methods, can be quite high and amount to about <1 ms. The accuracy of measuring the speed of movement with modern gauges is less than 0.01 m / s (A.V. Bogorodsky, DB Ostrovsky “Hydroacoustic navigation and search and survey means”, St. Petersburg, 2009. LETI, p. 48 ) Under these conditions, the error in estimating the speed of sound during two consecutive measurements due to the error in the speed of movement will be within 1 m / s.

Таким образом, предложенная процедура измерения последовательных временных интервалов позволяет уменьшить погрешность определения скорость распространения звука по трассе с использованием неподвижного излучателя зондирующих сигналов, установленного в любом месте, и подвижного приемника с антенной, имеющей статический веер характеристик направленности за счет автоматической оценки курсового угла источника зондирующего сигнала.Thus, the proposed procedure for measuring successive time intervals allows to reduce the error in determining the speed of sound propagation along the track using a stationary probe emitter installed anywhere, and a mobile receiver with an antenna having a static fan of directivity due to the automatic estimation of the heading angle of the probe signal source .

Claims (1)

Способ измерения скорости звука по трассе, содержащий излучение зондирующего сигнала неподвижным источником через постоянные промежутки времени Т, сохраняя длительность сигнала постоянной, прием сигнала осуществляют антенной приемного устройства, движущегося навстречу по траектории распространения сигнала, определение скорости V движения носителя приемного устройства, определение времени прихода первого зондирующего сигнала t1, определение времени прихода N-го зондирующего сигнала tN и определение скорости звука С, отличающийся тем, что прием сигнала распространения осуществляют антенной со статическим веером характеристик направленности с шириной характеристики направленности пространственного канала Δβ°, определяют номер пространственного канала Ni, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой, измеряют амплитуду максимального сигнала Ai, определяют амплитуды сигналов в соседних пространственных каналах, выбирают соседний пространственный канал Nj с наибольшей амплитудой Aj, скорость звука определяют по формуле С=(N-1)TVcosКУ°/{t1-tN+(N-1)Т}, а курсовой угол КУ° источника зондирующего сигнала определяют по формуле
Figure 00000005
при j<i и
Figure 00000006
, если j>i, где Δβ° - ширина характеристики направленности пространственного канала.
A method of measuring the speed of sound along the track, containing the radiation of the probing signal by a fixed source at constant time intervals T, keeping the signal duration constant, receiving the signal is carried out by the antenna of the receiving device moving towards the propagation path of the signal, determining the speed V of the carrier of the receiving device, determining the time of arrival of the first sounding signal t 1 , determining the arrival time of the N-th sounding signal t N and determining the speed of sound C, different m, that the propagation signal is received by an antenna with a static fan of directivity characteristics with the directivity of the spatial channel Δβ °, determine the number of the spatial channel N i in which the signal with the maximum amplitude is detected, measure the amplitude of the maximum signal A i , determine the amplitudes of the signals in adjacent spatial channels, choose the adjacent spatial channel N j with the largest amplitude A j , the speed of sound is determined by the formula C = (N-1) TVcosКУ ° / {t 1 -t N + (N-1) Т}, and goal KU ° of the sounding signal source is determined by the formula
Figure 00000005
for j <i and
Figure 00000006
if j> i, where Δβ ° is the width of the directivity of the spatial channel.
RU2016136288A 2016-09-08 2016-09-08 Method of measuring sound on route RU2625716C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136288A RU2625716C1 (en) 2016-09-08 2016-09-08 Method of measuring sound on route

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016136288A RU2625716C1 (en) 2016-09-08 2016-09-08 Method of measuring sound on route

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2625716C1 true RU2625716C1 (en) 2017-07-18

Family

ID=59495623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016136288A RU2625716C1 (en) 2016-09-08 2016-09-08 Method of measuring sound on route

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2625716C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736231C1 (en) * 2020-03-10 2020-11-12 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining sound velocity distribution
RU2776959C1 (en) * 2021-07-05 2022-07-29 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining the speed of sound

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990000729A1 (en) * 1988-07-13 1990-01-25 Board Of Regents, The University Of Texas System Multi-beam tracking for angle error correction in speed of sound estimations
US5400300A (en) * 1993-03-01 1995-03-21 Raytheon Company Sonar system
US6577557B1 (en) * 2002-02-14 2003-06-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Water column sound speed profiling system
RU2529441C1 (en) * 2013-06-03 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method of processing sonar information
RU2545068C1 (en) * 2013-12-11 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2561010C1 (en) * 2014-06-02 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method for adaptive processing of noise emission signal
RU2581416C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-20 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of measuring sound speed
RU2590932C1 (en) * 2015-04-27 2016-07-10 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990000729A1 (en) * 1988-07-13 1990-01-25 Board Of Regents, The University Of Texas System Multi-beam tracking for angle error correction in speed of sound estimations
US5400300A (en) * 1993-03-01 1995-03-21 Raytheon Company Sonar system
US6577557B1 (en) * 2002-02-14 2003-06-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Water column sound speed profiling system
RU2529441C1 (en) * 2013-06-03 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method of processing sonar information
RU2545068C1 (en) * 2013-12-11 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2561010C1 (en) * 2014-06-02 2015-08-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method for adaptive processing of noise emission signal
RU2581416C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-20 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of measuring sound speed
RU2590932C1 (en) * 2015-04-27 2016-07-10 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736231C1 (en) * 2020-03-10 2020-11-12 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining sound velocity distribution
RU2776959C1 (en) * 2021-07-05 2022-07-29 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for determining the speed of sound
RU227873U1 (en) * 2024-03-11 2024-08-07 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Autonomous device for determining the speed of sound for a Doppler log with a flat in-phase antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2634787C1 (en) Method of detecting local object against background of distributed interference
RU2343502C2 (en) Method and system of positional analysis of object under observation by depth in aqueous medium
CN108398690B (en) Submarine backscattering intensity measuring method
RU2649073C1 (en) Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon
RU2346295C1 (en) Active sonar
RU2451300C1 (en) Hydroacoustic navigation system
RU2581416C1 (en) Method of measuring sound speed
RU2527136C1 (en) Method of measuring depth of object using sonar
RU2350983C2 (en) Method for determination of object submersion depth
RU2559159C1 (en) Ice thickness measuring method
RU2625716C1 (en) Method of measuring sound on route
RU2626295C1 (en) Automatic detection and classification system of short-range sonar
RU2548596C1 (en) Method of determining iceberg submersion
RU2510608C1 (en) Method of measuring thickness of ice from underwater vehicle
RU117018U1 (en) NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION
RU2658528C1 (en) Method of measuring target speed with echo-ranging sonar
RU2612201C1 (en) Method of determining distance using sonar
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2590932C1 (en) Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object
RU2515125C1 (en) Method of determining sound speed
RU2660292C1 (en) Method for determining object immersion depth
RU2614854C2 (en) Method of measuring depth and echo sounder therefor
RU2545065C2 (en) Method to measure acoustic speed in water
RU2534731C1 (en) Automatic classification system for short-range sonar
RU2776959C1 (en) Method for determining the speed of sound

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 20-2017 FOR TAG: (24)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190909