RU2659299C1 - Method and system of navigation of underwater objects - Google Patents
Method and system of navigation of underwater objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659299C1 RU2659299C1 RU2017108190A RU2017108190A RU2659299C1 RU 2659299 C1 RU2659299 C1 RU 2659299C1 RU 2017108190 A RU2017108190 A RU 2017108190A RU 2017108190 A RU2017108190 A RU 2017108190A RU 2659299 C1 RU2659299 C1 RU 2659299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- information
- underwater
- underwater object
- synchronizing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 27
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 13
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 101100148128 Caenorhabditis elegans rsp-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Группа изобретений относится к области подводной навигации и может быть использована для одновременного определения географического положения подводных мобильных объектов, дистанционно управляемых подводных аппаратов, водолазов, морских животных и т.д. в процессе движения.The group of inventions relates to the field of underwater navigation and can be used to simultaneously determine the geographical position of underwater mobile objects, remotely controlled underwater vehicles, divers, marine animals, etc. in the process of moving.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Из уровня техники известны три типа систем определения координат подводных объектов в гидроакустике, отличающиеся друг от друга размерами измерительных баз, представляющих собой расстояния между гидроакустическими антеннами. Это системы УКБ (Ультра-короткобазисные, USBL, ultra-short baseline), КБ (короткобазисные, SBL, short baseline) и ДБ (длиннобазисные, LBL, long baseline).Three types of systems for determining the coordinates of underwater objects in sonar are known from the prior art, differing from each other in the dimensions of the measuring bases, which are the distances between sonar antennas. These are UKB systems (Ultra-short-base, USBL, ultra-short baseline), KB (short-base, SBL, short baseline) and DB (long-base, LBL, long baseline).
Наиболее близкими по своим характеристикам к заявленному решению являются ультра-короткобазисные системы, однако в данном изобретении предлагается усовершенствование ультра-короткобазисной системы, позволяющее обеспечивать координатами оба агента системы (и пеленгационную антенну и маяк-ответчик) практически одновременно.The closest in their characteristics to the claimed solution are ultra-short-range systems, however, this invention proposes an improvement in the ultra-short-range system, which allows providing coordinates to both agents of the system (both the direction-finding antenna and the transponder beacon) almost simultaneously.
Например, известны пеленгатор гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой (RU 2179730 С1) и способ определения направления на гидроакустический маяк-ответчик в условиях многолучевого распространения навигационного сигнала (RU 2515179 C1), в которых решается лишь задача определения направления на маяк-ответчик, но не решается задача об определении его географического местоположения и не решается задача о снабжении вычисленным местоположением системы, оборудованной маяком-ответчиком.For example, there are known a direction finder for a sonar navigation system with an ultrashort base (RU 2179730 C1) and a method for determining the direction to a sonar beacon-transponder in conditions of multipath propagation of a navigation signal (RU 2515179 C1), in which only the problem of determining the direction to the beacon-responder is solved, but not the problem of determining its geographical location is being solved, and the problem of supplying the calculated location of a system equipped with a transponder beacon is not being solved.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является создание такого решения для навигации подводных объектов, обеспечивающего более точное и надежное определение географического положения подводных объектов, а также обладающего повышенными параметрами энергетической эффективности и минимальным временем занятия полосы частот.The technical problem to which the group of inventions is directed is the creation of such a solution for the navigation of underwater objects, providing a more accurate and reliable determination of the geographic location of underwater objects, as well as having increased energy efficiency parameters and a minimum frequency band occupation time.
Техническим результатом является повышение эффективности работы системы навигации подводных объектов за счет повышения энергетической эффективности системы, а также снижения времени занятия полосы частот.The technical result is to increase the efficiency of the navigation system of underwater objects by increasing the energy efficiency of the system, as well as reducing the time of occupying the frequency band.
Для достижения данного технического результата разработан способ навигации подводных объектов, в котором принимают по меньшей мере один гидроакустический сигнал от по меньшей мере одного приемопередатчика, расположенного на по меньшей мере одном подводном объекте, при помощи фазированной антенной решетки, состоящей из гидроакустических приемников и расположенной на устройстве навигационного обеспечения, причем по меньшей мере один гидроакустический сигнал содержит данные о гидростатическом давлении и/или глубине;To achieve this technical result, a method for navigating underwater objects has been developed, in which at least one hydroacoustic signal is received from at least one transceiver located on at least one underwater object using a phased antenna array consisting of hydroacoustic receivers and located on the device navigation support, and at least one hydroacoustic signal contains data on hydrostatic pressure and / or depth;
определяют горизонтальный угол прихода по меньшей мере одного гидроакустического сигнала при помощи фазированной антенной решетки и наклонную дальность от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика, расположенного на по меньшей мере одном подводном объекте, и местоположение по меньшей мере одного подводного объекта;determining the horizontal angle of arrival of at least one hydroacoustic signal using a phased antenna array and the slant range from the phased antenna array to at least one transceiver located on at least one underwater object, and the location of the at least one underwater object;
формируют по меньшей мере один сигнал, состоящий из синхронизирующей и информационной компоненты, причем по синхронизирующей компоненте определяют время прихода гидроакустического сигнала, а информационная компонента содержит по меньшей мере:at least one signal is formed, which consists of a synchronizing and information component, and the arrival time of the hydroacoustic signal is determined by the synchronizing component, and the information component contains at least:
- информацию о горизонтальном угле прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до приемопередатчика или информацию о местоположении подводного объекта, определенного на основе горизонтального угла прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика;- information on the horizontal angle of arrival of the hydroacoustic signal and the slant range from the phased antenna array to the transceiver or information on the location of the underwater object determined on the basis of the horizontal angle of the arrival of the hydroacoustic signal and the slant range from the phased antenna array to at least one transceiver;
- код (команду), определяющий по меньшей мере одно ответное действие принимающего сигнал подводного объекта;- a code (command) that defines at least one response action of the receiving signal underwater object;
передают сформированный по меньшей мере один сигнал на по меньшей мере один приемопередатчик, расположенный на по меньшей мере одном подводном объекте;transmitting the generated at least one signal to at least one transceiver located on at least one underwater object;
принимают сформированный по меньшей мере один сигнал на по меньшей мере одном приемопередатчике для определения местоположения подводного объекта и ответных действий на основе информации, содержащейся в информационной компоненте по меньшей мере одного сформированного сигнала.receive the generated at least one signal on at least one transceiver to determine the location of the underwater object and respond based on the information contained in the information component of the at least one generated signal.
Также разработана система навигации подводных объектов, содержащая:Also developed a navigation system for underwater objects, containing:
по меньшей мере один приемопередатчик и датчик гидростатического давления, подключенные к блоку обработки данных и расположенные на по меньшей мере одном подводном объекте;at least one transceiver and a hydrostatic pressure sensor connected to the data processing unit and located on at least one underwater object;
устройство навигационного обеспечения, содержащее соединенные между собой фазированную антенную решетку, состоящую из гидроакустических приемников, и вычислительный модуль, причем устройство навигационного обеспечения выполнено с возможностьюa navigation support device comprising a phased antenna array interconnected, consisting of sonar receivers, and a computational module, the navigation support device being configured to
принимать по меньшей мере один гидроакустический сигнал от по меньшей мере одного приемопередатчика, расположенного на по меньшей мере одном подводном объекте, при помощи фазированной антенной решетки, состоящей из гидроакустических приемников, причем по меньшей мере один гидроакустический сигнал содержит данные о гидростатическом давлении;receive at least one hydroacoustic signal from at least one transceiver located on at least one underwater object, using a phased antenna array consisting of hydroacoustic receivers, and at least one hydroacoustic signal contains data on hydrostatic pressure;
определять горизонтальный угол прихода по меньшей мере одного гидроакустического сигнала при помощи фазированной антенной решетки и наклонную дальность от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика, расположенного на по меньшей мере одном подводном объекте, и местоположение по меньшей мере одного подводного объекта;determine the horizontal angle of arrival of at least one hydroacoustic signal using a phased antenna array and the inclined distance from the phased antenna array to at least one transceiver located on at least one underwater object, and the location of at least one underwater object;
формировать по меньшей мере один сигнал, состоящий из синхронизирующей и информационной компонент, причем по синхронизирующей компоненте определяют время прихода гидроакустического сигнала, а информационная компонента содержит по меньшей мере:generate at least one signal, consisting of a synchronizing and information component, and the time of arrival of the hydroacoustic signal is determined by the synchronizing component, and the information component contains at least:
- информацию о горизонтальном угле прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки приемопередатчика или информацию о местоположении подводного объекта, определенного на основе горизонтального угла прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика;- information about the horizontal angle of arrival of the hydroacoustic signal and the inclined range from the phased antenna array of the transceiver or information about the location of the underwater object, determined on the basis of the horizontal angle of the arrival of the hydroacoustic signal and the inclined range from the phased antenna array to at least one transceiver;
- код (команду), определяющий по меньшей мере одно ответное действие принимающего сигнал подводного объекта;- a code (command) that defines at least one response action of the receiving signal underwater object;
передавать сформированный по меньшей мере один сигнал на по меньшей мере один приемопередатчик, расположенный на по меньшей мере одном подводном объекте,transmit the generated at least one signal to at least one transceiver located on at least one underwater object,
при этом упомянутый блок обработки данных выполнен с возможностью определения местоположения подводного объекта и ответных действий на основе информации, содержащейся в информационной компоненте по меньшей мере одного принятого сформированного сигнала.wherein said data processing unit is configured to determine the location of the underwater object and respond based on information contained in the information component of at least one received generated signal.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Для лучшего понимания сущности изобретения и чтобы более ясно показать каким образом оно может быть осуществлено, далее будет сделана ссылка, лишь в качестве примера, на прилагаемый чертеж, на котором:For a better understanding of the essence of the invention and to more clearly show how it can be implemented, hereinafter, reference will be made, only as an example, to the attached drawing, on which:
фиг. 1 - пример технической схемы системы навигации подводных объектов.FIG. 1 is an example of a technical diagram of a navigation system for underwater objects.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В соответствии с приведенным на фиг. 1 примером технической схемы, система 100 навигации подводный объектов в частном случае содержит по меньшей мере один приемопередатчик 21 и датчик гидростатического давления 23, подключенные к блоку обработки данных 22, расположенные на по меньшей мере одном подводном объекте 20; и устройство навигационного обеспечения 10, содержащее соединенные между собой фазированную антенную решетку 11, состоящую из гидроакустических приемников, и вычислительный модуль 12.In accordance with FIG. 1 as an example of a technical diagram, the underwater
В качестве подводных объектов 20 может выступать любой объект, находящийся в водной среде и месторасположение которого необходимо отслеживать, например различные управляемые подводные аппараты, водолазы, морские животные, различные подводные инструменты (геологические, биологические) для забора проб или анализа каких-либо параметров среды и т.д. Для обеспечения возможности отслеживания месторасположения подводных объектов их оснащают приемопередатчиками 21, обеспечивающими прием и передачу радио и/или гидроакустических сигналов. Блок обработки данных 22 может быть реализован на базе процессора или микропроцессора, в состав которого также может входить запоминающее устройство для хранения информации. Также подводный объект оснащают датчиком гидростатического давления 23, подключенного к блоку обработки данных 22, предназначенного для сбора данных о гидростатическом давлении и/или глубине.The
Устройство навигационного обеспечения 10 может быть установлено на любом объекте на поверхности, например на судне обеспечения, пирсе, причале, плавучей платформе и т.п., причем фазированная антенная решетка 11 может быть погружена в водную среду посредством жесткой штанги, обеспечивающей фиксацию направления фазированной антенной решетки 11 относительно оси судна или гибкого кабеля. Вычислительный модуль 12 может быть реализован на базе процессора или микропроцессора, в состав которого также может входить запоминающее устройство для хранения информации, и модифицированные в программно-аппаратной части таким образом, чтобы обеспечить прием, обработку и формирование радио и/или гидроакустических сигналов. Дополнительно точка погружения фазированной антенной решетки 11 может быть оборудована соединенными с вычислительным модулем 12The
магнитным компасом для определения в каждый момент времени азимутального угла направления фазированной антенной решетки 11 на магнитный север;a magnetic compass for determining at each moment of time the azimuthal angle of direction of the
приемником 13 глобальной спутниковой навигационной системы (GPS/GLONASS и пр.), получающим навигационные данные от систем спутниковой навигации 30;a
датчиком глубины, позволяющим определять расстояние фазированной антенной решетки 11 в погруженном положении до поверхности.a depth sensor that allows you to determine the distance of the
Таким образом, в любой момент времени устройство навигационного обеспечения 10 может определить ориентацию фазированной антенной решетки 11 на магнитный север, абсолютную географическую координату точки погружения и расстояние фазированной антенной решетки 11 от поверхности.Thus, at any time, the
Посредством фазированной антенной решетки 11 устройство навигационного обеспечения 10 адресно посылает запросы на приемопередатчики 21. Указанные запросы передаются в виде акустических широкополосных сигналов, в которых кодируется код (команда), определяющий ответные действия принимающего сигналы подводного объекта 20. Ответными действиями могут быть, например, действия по генерированию ответного сигнала, принимаемого гидроакустическими приемниками фазированной антенной решетки 11, изменение параметров приемника (например, переключение кодового канала связи, изменение фиксированной задержки ответа и пр.), изменение режима работы приемника, экстренное всплытие и иные действия, причем ответный сигнал включает данные о гидростатическом давлении и/или глубине, определенные посредством датчика гидростатического давления 23.By means of a phased
Фазированная антенная решетка может быть оснащена внутренними часами для обеспечения возможности фиксации устройством навигационного обеспечения момента начала передачи запросного сигнала и момента приема ответного по меньшей мере одного гидроакустического сигнала от по меньшей мере одного приемопередатчика 21.The phased antenna array can be equipped with an internal clock to enable the navigation support device to fix the moment the transmission of the interrogation signal begins and the moment the at least one hydroacoustic signal is received from at least one
Соответственно, по принятому при помощи фазированной антенной решетки по меньшей мере одному гидроакустическому сигналу от по меньшей мере одного приемопередатчика 21 вычислительный модуль 12 определяет горизонтальный угол прихода гидроакустического сигнала.Accordingly, from the at least one hydroacoustic signal received from the at least one
Зная фиксированную задержку между приемом акустического широкополосного сигнала от фазированной антенной решетки 11 и передачей ответного сигнала приемопередатчика 21, которая заранее запрограммирована в приемопередатчике 21 и устройстве навигационного обеспечения 10, устройство навигационного обеспечения 10 посредством вычислительного модуля 12 может определить время распространения гидроакустического сигнала от по меньшей мере одного приемопередатчика 21, а зная скорость звука в водной среде, возможно определить наклонную дальность от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика 21. Далее вычислительный модуль 12 определяет проекцию наклонной дальности на поверхность земли на основе данных о гидростатическом давлении и/или глубине, содержащихся в принятом гидроакустическом сигнале, и данных, полученных от датчика глубины, находящимися в точке погружения фазированной антенной решетки 11, и с учетом данных о горизонтальном угле прихода по меньшей мере одного гидроакустического сигнала и данных, полученных от магнитного компаса, глобальной спутниковой навигационной системы и датчика глубины, размещенного в точке погружения фазированной антенной решетки 11, вычислительный модуль 12 определяет местоположение по меньшей мере одного подводного объекта.Knowing the fixed delay between the reception of the acoustic broadband signal from the
Для повышения эффективности работы системы навигации подводный объектов, в частности для повышения энергетической эффективности системы, а также снижения времени занятия полосы частот, в качестве навигационного сигнала для передачи данных о местоположении по меньшей мере одного подводного объекта используют сигнал, состоящий из синхронизирующей и информационной компонент, причем данный сигнал дополнительно содержит запросные данные, в частности код, определяющий ответные действия подводного объекта, принимающего сигнал.To improve the efficiency of the navigation system of underwater objects, in particular to increase the energy efficiency of the system, as well as reduce the time it takes for the frequency band, a signal consisting of a synchronizing and information component is used as a navigation signal for transmitting location data of at least one underwater object, moreover, this signal additionally contains query data, in particular a code that determines the response actions of the underwater object receiving the signal.
Соответственно, в первом варианте реализации заявленного решения для передачи данных о местоположении по меньшей мере одного подводного объекта на подводный объект 20 вычислительный модуль 12 формирует по меньшей мере один сигнал, состоящий из синхронизирующей и информационной компонент, причем по синхронизирующей компоненте определяют время прихода гидроакустического сигнала, а информационная компонента содержит по меньшей мере информацию о местоположении подводного объекта, определенного на основе горизонтального угла прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика; и код (команду), определяющий по меньшей мере одно ответное действие подводного объекта, принимающего сформированный сигнал. Сформированный сигнал далее передается на приемопередатчик 21 и обрабатывается блоком обработки данных 22 для определения местоположения подводного объекта и ответных действий. Зная время прихода гидроакустического сигнала, ответное действие возможно выполнить через определенный промежуток времени после приема сформированного сигнала, если указанный промежуток времени задан в коде, определяющем ответные действия принимающего сигнал подводного объекта.Accordingly, in the first embodiment of the claimed solution for transmitting location data of at least one underwater object to the
В альтернативном варианте реализации заявленного решения вместо информации о местоположении подводного объекта информационная компонента сформированного сигнала содержит информацию о горизонтальном угле прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика. Соответственно, определение месторасположения подводного объекта 20 на основе горизонтального угла прихода гидроакустического сигнала и наклонной дальности от фазированной антенной решетки до по меньшей мере одного приемопередатчика осуществляется блоком обработки данных 22 на подводном объекте 20. При этом в данном варианте реализации заявленного решения подводные объекты 20 дополнительно оборудуются магнитными компасами, а их часы синхронизируются с часами устройства навигационного обеспечения 10. Устройство навигационного обеспечения 10 и подводные объекты 20 могут излучать сигналы только в определенные моменты времени и время распространения сигнала, а соответственно и наклонная дальность, определяются и на устройстве навигационного обеспечения 10, и на подводных объектах 20 независимо.In an alternative embodiment of the claimed solution, instead of information about the location of the underwater object, the information component of the generated signal contains information about the horizontal angle of arrival of the hydroacoustic signal and the slant range from the phased array to at least one transceiver. Accordingly, determining the location of the
Ответными действиями, которые выполняются на основе кода, содержащегося в принятом сформированном сигнале, могут быть, например, действия по генерированию гидроакустического сигнала через установленный промежуток времени, который в дальнейшем будет принят на фазированной антенной решетке 11, по переключению режимов работы устройства (например, переход в энергосберегающий режим на заранее заданное время), по передаче управляющих сигналов на размыкатель (если таковой устанавливается дополнительно) для экстренного всплытия и пр. Последующие сформированные устройством навигационного обеспечения 10 сигналы, состоящие из синхронизирующей и информационной компонент, передаются через равные и известные принимающему подводному объекту промежутки времени от момента приема от приемопередатчика 21 ответного гидроакустического сигнала, причем длительность этих промежутков может быть задана заранее или параметры длительности могут передаваться в коде, определяющем ответные действия принимающего сигнал подводного объекта. Сформированные сигналы также могут кодироваться в виде периодических сигналов, привязанных к часам GPS/GLONASS.The response actions that are performed on the basis of the code contained in the received generated signal can be, for example, actions to generate a hydroacoustic signal after a set period of time, which will be subsequently received on the
Таким образом, за счет того, что сигналы, которыми обмениваются устройство навигационного обеспечения 10 и подводные объекты 20, содержат минимальное количество информации, необходимой для определения месторасположения подводных объектов, требуется меньше времени для их передачи, вследствие чего сокращается расход энергии для передачи таких сигналов и снижается время занятия полосы частот. Кроме того, за счет того, что переданные на подводные объекты 20 сформированные сигналы помимо информации, необходимой для определения расположения, дополнительно содержат информацию запроса, представляющего собой код, определяющий ответные действия подводного объекта, нет необходимости направлять на подводные объекты дополнительные запросные сигналы, в связи с чем также сокращается расход энергии для передачи сигналов и снижается время занятия полосы частот, т.е. повышается эффективность работы системы навигации подводный объектов.Thus, due to the fact that the signals exchanged between the
С целью дополнительного снижения времени занятия полосы частот, сигналы, состоящие из синхронизирующей и информационной компонент, могут быть сформированы с фиксированной длиной. При фиксированной длине сигнала возможно более эффективное планирование моментов излучения сигнала. Например, вычислительный модуль 12 может быть модифицирован в программно-аппаратной части таким образом, чтобы на основе информации о месторасположении двух подводных объектов, информации о времени распространения сигнала от фазированной антенной решетки 11 до приемопередатчиков данных объектов и времени распространения гидроакустического сигнала от приемопередатчиков до фазированной антенной решетки 11 с учетом фиксированной задержки между приемом акустического широкополосного сигнала от фазированной антенной решетки и передачей ответных сигналов приемопередатчиков, передавать с помощью фазированной антенной решетки 11 сформированные сигналы, состоящий из синхронизирующей и информационной компоненты, такой фиксированной длинны и через такой интервал времени, чтобы каждый из ответных гидроакустических сигналов от приемопередатчика 21 приходил в точку приема (на фазированную антенную решетку 11) в разное время без наложения их друг на друга, тем самым обеспечивая суммарное время двух транзакций "запрос-ответ" в большинстве случаев меньше, чем если бы запросы производились последовательно.In order to further reduce the frequency band occupation time, signals consisting of a synchronizing and information component can be formed with a fixed length. With a fixed signal length, more efficient planning of the moments of signal emission is possible. For example,
Также между устройством навигационного обеспечения 10 и подводными объектами 20 может быть реализовано двухуровневое кодовое разделение сигнала по синхронизирующей и информационной компонентам, причем обе компоненты формируются вычислительным модулем 12 с помощью различных псевдослучайных последовательностей (ПСП), а сигналы имеют одинаковую длину порождающих ПСП. Время прихода сигнала, как и ранее, определяется по синхронизирующей компоненте, а информационная компонента передаются в виде циклического сдвига информационной последовательности. В зависимости от длины применяемых ПСП существует возможность передать N бит информации, если длина последовательности 2N. Например, если сигнал получается при помощи двоичной фазовой манипуляции (BPSK - binary phase-shift keying) на несущей частоте 20 кГц с длиной. порождающей ПСП 210, то минимальная длина сообщения, в котором передается 10 бит информации (например, глубина ответчика), составит 0.1023 сек, при этом существует возможность передавать последовательно на сторону ответчика - приемопередатчика 21 (и на сторону станции) любые данные, разбитые блоками по 10 бит, если оба абонента знают порядок передаваемых данных и есть возможность пометить начало передаваемой последовательности, например посылки со значениями от 1000 до 1023 считаются управляющими, а посылки со значениями от 0 до 999 - данными.Also, between the
С целью предотвращения несанкционированного использования подводных устройств в системе 100 навигации подводных объектов может быть реализовано кодовое разделение сигналов, причем первый запросный сигнал или сформированные сигналы, состоящие из синхронизирующей и информационной компонент, дополнительно могут содержать параметры кодового разделения для ответного гидроакустического сигнала и для последующего запросного сигнала, известного только запрашивающему подводному объекту.In order to prevent unauthorized use of underwater devices in the underwater
Дополнительно с целью повышения помехозащищенности системы и повышения точности определения местоположения подводных объектов в сложных гидрологических условиях, например в звукоподводных каналах с сильной многолучевостью, в системе 100 навигации подводных объектов могут быть реализованы когерентный прием и сложение отраженных копий сигналов. Для этого в качестве приемников 21 используют rake-приемники, а вычислительный модуль 12 сконфигурирован в программно-аппаратной части таким образом, чтобы обеспечить соответствующие характеристики формируемого сигнала для обеспечения возможности реализации когерентного приема и сложения отраженных копий сигналов на приемнике 21.Additionally, in order to increase the noise immunity of the system and improve the accuracy of determining the location of underwater objects in difficult hydrological conditions, for example, in sound underwater channels with strong multipath, coherent reception and addition of reflected copies of signals can be implemented in the underwater
Таким образом, предложенные способ и система навигации подводных объектов обеспечивают более точное и надежное определение географического положения подводных объектов, а также обладают повышенными параметрами энергетической эффективности и минимальным временем занятия полосы частот.Thus, the proposed method and navigation system for underwater objects provides a more accurate and reliable determination of the geographic location of underwater objects, and also have increased energy efficiency parameters and a minimum frequency band occupation time.
Claims (32)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108190A RU2659299C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Method and system of navigation of underwater objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108190A RU2659299C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Method and system of navigation of underwater objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659299C1 true RU2659299C1 (en) | 2018-06-29 |
Family
ID=62815275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108190A RU2659299C1 (en) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | Method and system of navigation of underwater objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659299C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183336U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-09-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Deck control for sonar modems |
RU2702700C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-10-09 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of positioning underwater objects |
RU2712799C1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Hydroacoustic navigation device with four-element short-base receiving antenna |
RU2713814C1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-02-07 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining geographic coordinates of an underwater object |
RU2733207C1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-09-30 | Георгий Яковлевич Шайдуров | Method for radio navigation positioning of underwater marine vehicles |
RU2790529C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Method for hydroacoustic positioning of an autonomous uninhabited underwater apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989012236A1 (en) * | 1988-06-06 | 1989-12-14 | Geco A.S | Method for determining the position of seismic streamers in a reflection seismic measuring system |
RU2179730C1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-02-20 | Государственное учреждение Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Direction finder of sonar navigation system with ultrashort base |
RU2225991C2 (en) * | 2001-12-24 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Navigation sonar to illuminate near situation |
RU2477497C2 (en) * | 2011-06-06 | 2013-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Hydroacoustic navigation system |
RU2515179C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-10 | Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" | Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions |
RU2617134C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-04-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Hydroacoustic system of underwater navigation |
-
2017
- 2017-03-13 RU RU2017108190A patent/RU2659299C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989012236A1 (en) * | 1988-06-06 | 1989-12-14 | Geco A.S | Method for determining the position of seismic streamers in a reflection seismic measuring system |
RU2179730C1 (en) * | 2000-07-13 | 2002-02-20 | Государственное учреждение Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Direction finder of sonar navigation system with ultrashort base |
RU2225991C2 (en) * | 2001-12-24 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Navigation sonar to illuminate near situation |
RU2477497C2 (en) * | 2011-06-06 | 2013-03-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Hydroacoustic navigation system |
RU2515179C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-10 | Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" | Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions |
RU2617134C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-04-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Hydroacoustic system of underwater navigation |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183336U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-09-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Deck control for sonar modems |
RU2713814C1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-02-07 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining geographic coordinates of an underwater object |
RU2702700C1 (en) * | 2018-12-11 | 2019-10-09 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of positioning underwater objects |
RU2712799C1 (en) * | 2019-05-20 | 2020-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Hydroacoustic navigation device with four-element short-base receiving antenna |
RU2733207C1 (en) * | 2019-12-09 | 2020-09-30 | Георгий Яковлевич Шайдуров | Method for radio navigation positioning of underwater marine vehicles |
RU2790529C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Method for hydroacoustic positioning of an autonomous uninhabited underwater apparatus |
RU2815608C1 (en) * | 2023-11-17 | 2024-03-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий им.академика М.Д. Агеева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Ultrashort measuring base hydroacoustic navigation system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2659299C1 (en) | Method and system of navigation of underwater objects | |
RU2691212C1 (en) | Method of positioning underwater objects | |
RU2599902C1 (en) | Method of navigating underwater objects and system for its implementation | |
US7512036B2 (en) | Underwater acoustic positioning system and method | |
US7139647B2 (en) | Methods and systems for navigating under water | |
CN100495066C (en) | Underwater GPS positioning navigation method and system without high stable frequency scale | |
US5894450A (en) | Mobile underwater arrays | |
US7362653B2 (en) | Underwater geopositioning methods and apparatus | |
JP4290646B2 (en) | GPS underwater cable positioning system | |
US12019154B2 (en) | Underwater acoustic tracking and two way messaging system | |
RU2437114C1 (en) | System for determining coordinates of underwater objects | |
RU2469346C1 (en) | Method of positioning underwater objects | |
RU2674404C1 (en) | Method of navigation and positioning of underwater objects in deep-water channel at large distance and system for its implementation | |
JPH08504944A (en) | Method and apparatus for monitoring and remote controlling a mobile unmanned underwater vehicle | |
CN103968830B (en) | Many ways guidance device during a kind of UUV approximately level tracking lash ship navigation and method | |
JP2008128968A (en) | System and method for underwater positioning | |
JP2018084445A (en) | Underwater acoustic positioning system | |
RU2687844C1 (en) | Method for navigation-information support of autonomous unmanned underwater vehicle of large autonomy performing extended underwater crossing | |
CN110727282A (en) | AUV docking method and device and underwater docking system | |
RU2303275C2 (en) | Method for determination of co-ordinates of submerged objects | |
CN115390012B (en) | Multi-transponder coordinate measuring method, device and system for HOV (Hov) accurate positioning | |
WO2020096495A1 (en) | Method for positioning underwater objects | |
RU2529207C1 (en) | Navigation system for towed underwater vehicle | |
RU2568071C1 (en) | Hydroacoustic positioning system | |
RU2624980C1 (en) | Hydroacoustic rho-rho navigation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190314 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210127 |