RU81808U1

RU81808U1 - Sonar

Info

Publication number: RU81808U1
Application number: RU2008146107/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Воробьев; Алексей Владимирович Майгов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-техническое предприятие "Нави-Далс"
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2009-03-27

Abstract

Эхолот включает тактовый генератор (1), подключенный к его выходу первый фильтр (2), акустическую антенну (3), подключенную к усилителю мощности (4), приемный усилитель (5), первый и второй квадратуры (6, 7), индикатор (8) и вычислитель глубины (9), первый, второй и третий перемножители (10, 11, 12), второй и третий фильтры (13, 14), первый и второй аналого-цифровые преобразователи (15, 16), первый и второй согласованные фильтры (17, 18), сумматор (19), формирователь (20) псевдослучайных последовательностей (ПСП), блок (21) управления длиной ПСП, синтезатор (22) частоты и переключатель (23) диапазона измерения. Эхолот имеет повышенную помехоустойчивость и точность измерения глубины или расстояния до объектов водной среды, а также повышенную скрытность за счет снижения уровня излучаемых акустических шумов и применения шумоподобных сигналов и соответствующей корреляционной обработки эхо-сигналов.The echo sounder includes a clock generator (1), a first filter (2) connected to its output, an acoustic antenna (3) connected to a power amplifier (4), a receiving amplifier (5), the first and second quadrature (6, 7), indicator ( 8) and a depth calculator (9), the first, second and third multipliers (10, 11, 12), the second and third filters (13, 14), the first and second analog-to-digital converters (15, 16), the first and second matched filters (17, 18), an adder (19), a shaper (20) of pseudo-random sequences (PSP), a block (21) for controlling the length of the PSP, a frequency synthesizer (22) and switching range finder (23). The echo sounder has increased noise immunity and accuracy in measuring the depth or distance to objects in the aquatic environment, as well as increased stealth by reducing the level of emitted acoustic noise and using noise-like signals and corresponding correlation processing of echo signals.

Description

Полезная модель относится к гидроакустическим системам и может быть использована в эхолотах с обнаружением эхо-сигналов и измерением глубины или расстояния до объектов водной среды.The utility model relates to sonar systems and can be used in echo sounders with the detection of echo signals and measuring the depth or distance to objects in the aquatic environment.

Известна акустическая система измерения расстояния (см. патент ЕР №0340953, G01S 7/295, G01S 15/88, опубликован 08.11.1989), которая содержит микропроцессор, память, ряд интерфейсов, цифроаналоговый преобразователь, дисплей, передатчик, приемник, аналого-цифровой преобразователь, электроакустический преобразователь.Known acoustic distance measurement system (see patent EP No. 0340953, G01S 7/295, G01S 15/88, published 11/08/1989), which contains a microprocessor, memory, a number of interfaces, digital-to-analog converter, display, transmitter, receiver, analog-to-digital transducer, electro-acoustic transducer.

В известной акустической системе защита от шумов обеспечивается за счет использования приемника с усилением по логарифмическому закону и адаптивного порога обнаружения, уровень которого зависит как от амплитуды сигнала, так и от уровня шумов. Однако излучение с постоянной энергетикой и логарифмическая зависимость коэффициента усиления не позволяют полностью скомпенсировать уменьшение амплитуды эхо-сигналов с увеличением глубины, то есть не позволяют добиться оптимального, с точки зрения погрешности измерения, соотношения сигнал/помеха для каждой конкретной глубины и коэффициента обратного рассеяния от границы раздела двух сред, а это не позволяет минимизировать погрешность измерения глубины, обусловленную изменяющимся уровнем гидроакустических шумов. При этом, мощность излучаемого сигнала устанавливается, исходя из максимальной измеряемой глубины, что вызывает неоправданно излишние энергетические затраты и завышенный уровень излучаемых шумов при измерениях глубин меньше максимальной.In the known acoustic system, noise protection is provided through the use of a receiver with logarithmic gain and an adaptive detection threshold, the level of which depends on both the signal amplitude and the noise level. However, constant-energy radiation and the logarithmic dependence of the gain do not fully compensate for the decrease in the amplitude of the echo signals with increasing depth, that is, they do not allow achieving the optimal signal-to-noise ratio for each specific depth and backscattering coefficient from the boundary in terms of measurement error separation of two media, and this does not allow to minimize the error in measuring depth due to the changing level of hydroacoustic noise. At the same time, the power of the emitted signal is set based on the maximum measured depth, which causes unnecessarily excessive energy costs and an overestimated level of emitted noise when measuring depths less than the maximum.

Известен эхолот (см. патент RU №2241242, МПК G01S 15/08, G01S 7/52, опубликован 27.11.2004), содержащий последовательно соединенные микроконтроллер, передатчик, приемник и аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с микроконтроллером, а также электроакустический преобразователь, подключенный к передатчику и приемнику, и дисплей, вход которого подключен к микроконтроллеру, и блок временной автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с микроконтроллером, а передатчик выполнен со ступенчатой регулировкой мощности, вход регулировки которой A known echo sounder (see patent RU No. 2241242, IPC G01S 15/08, G01S 7/52, published November 27, 2004) containing a microcontroller, a transmitter, a receiver, and an analog-to-digital converter in series, the output of which is connected to the microcontroller, as well as electro-acoustic a converter connected to the transmitter and receiver, and a display, the input of which is connected to the microcontroller, and a temporary automatic gain control unit, the input of which is connected to the microcontroller, and the transmitter is made with step-wise power adjustment, the input is regulated which lyres

подключен к микроконтроллеру, приемник выполнен с двумя входами регулировки усиления, первый вход регулировки, обеспечивающий ступенчатую регулировку усиления, подключен к микроконтроллеру, а второй вход регулировки подключен к выходу блока временной автоматической регулировки усиления.connected to the microcontroller, the receiver is made with two gain control inputs, the first control input, which provides step-by-step gain control, is connected to the microcontroller, and the second control input is connected to the output of the temporary automatic gain control unit.

В известном эхолоте повышение точности измерения осуществляется за счет временной автоматической регулировки усиления и ступенчатой регулировки усиления усилителя, а также ступенчатой регулировкой мощности передатчика. Однако повышение энергетики импульсного сигнала для повышения отношения сигнал/шум за счет повышения мощности передатчика приводит к снижению показателя скрытности. Мощность передатчика и устройства его электропитания должны быть рассчитаны на измерения максимальной глубины; регулировка мощности передатчика требует более сложного, а, следовательно, более дорогого и менее надежного передатчика, чем без регулировки. Кроме того, эхо-локация импульсными сигналами не позволяет получить достаточно высокую помехоустойчивость, особенно в условиях воздействия импульсных помех, как, например, при использовании шумоподобных сигналов.In the known echo sounder, the measurement accuracy is improved by temporarily automatically adjusting the gain and staging the gain of the amplifier, as well as staging the power of the transmitter. However, increasing the energy of the pulse signal to increase the signal-to-noise ratio by increasing the transmitter power leads to a decrease in the stealth indicator. The power of the transmitter and its power supply must be designed to measure maximum depth; adjusting the transmitter power requires a more complex, and therefore more expensive and less reliable transmitter than without adjustment. In addition, the echo location by pulsed signals does not allow to obtain a sufficiently high noise immunity, especially under the influence of pulsed noise, such as, for example, when using noise-like signals.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является эхолот (см. патент RU №2042153, МПК G01S 15/00, опубликован 20.08.2995), принятый за прототип. Эхолот-прототип содержит: генератор гармонического сигнала, соединенный с излучателем в виде акустической антенны, подключенной к усилителю мощности, приемник, соединенный через детектор с усилителем, коррелятор, в который входит вычислитель глубины, и два блока вычисления квадрата огибающей (первый и второй квадраторы), при этом, вход первого блока вычисления квадрата огибающей гармонического сигнала соединен с выходом генератора гармонического сигнала, а выход с первым входом коррелятора, а второй блок вычисления квадрата огибающей гармонического сигнала включен между детектором и вторым входом коррелятора.The closest in technical essence and the totality of essential features to the claimed technical solution is the echo sounder (see patent RU No. 2042153, IPC G01S 15/00, published on 08.20.2995), adopted as a prototype. The prototype echo sounder contains: a harmonic signal generator connected to an emitter in the form of an acoustic antenna connected to a power amplifier, a receiver connected through an detector to an amplifier, a correlator that includes a depth calculator, and two blocks for calculating the envelope square (the first and second quadrants) at the same time, the input of the first block for calculating the square of the envelope of the harmonic signal is connected to the output of the harmonic signal generator, and the output with the first input of the correlator, and the second block for calculating the square of the envelope armonicheskogo signal is connected between the detector and a second input of the correlator.

В известном эхолоте-прототипе решается задача повышения точности измерения за счет введения квадраторов, позволяющих увеличить остроту максимума взаимной корреляционной функции (ВКФ) квадратов огибающих сигнала и его копии (излучаемого сигнала) по сравнению с ВКФ сигнала и его копии и тем самым повысить точность определения корреляционной временной задержки, соответствующей этому максимуму.The well-known echo sounder prototype solves the problem of increasing the measurement accuracy by introducing quadrators, which make it possible to increase the sharpness of the maximum mutual correlation function (VKF) of the squares of the envelopes of the signal and its copy (emitted signal) compared to the VKF of the signal and its copy, and thereby increase the accuracy of determining the correlation time delay corresponding to this maximum.

Однако вычисление в эхолоте-прототипе корреляционной функции квадратов принимаемого и излучаемого сигналов не обеспечивает оптимальный корреляционный прием сигнала с неизвестной начальной фазой. Это не позволяет обеспечить достаточную помехоустойчивость приема. Кроме того, при этом не достигается достаточной остроты корреляционной функции, что не позволяет обеспечить достаточную точность измерения глубины. Применение в эхолоте-прототипе гармонических сигналов не позволяет обеспечить скрытность работы устройства и защиту от гармонических помех, которые особенно опасны при наличии перед коррелятором элементов (квадраторов) с нелинейной характеристикой.However, the calculation in the echo sounder prototype of the correlation function of the squares of the received and emitted signals does not provide the optimal correlation reception of the signal with an unknown initial phase. This does not allow for sufficient noise immunity of the reception. In addition, this does not achieve sufficient sharpness of the correlation function, which does not allow for sufficient accuracy in measuring depth. The use of harmonic signals in the echo sounder prototype does not allow securing the operation of the device and protection against harmonic interference, which are especially dangerous if there are elements (quadrants) with a nonlinear characteristic in front of the correlator.

Задачей заявляемого технического решения являлась создание такого эхолота, который бы обладал повышенной помехоустойчивостью, точностью измерения и скрытностью работы.The objective of the proposed technical solution was the creation of such an echo sounder, which would have increased noise immunity, measurement accuracy and stealth operation.

Поставленная задача достигается тем, что эхолот содержит генератор гармонического сигнала в виде тактового генератора с подключенным к его выходу первым фильтром, акустическую антенну, усилитель мощности, приемный усилитель, первый и второй квадраторы, индикатор и вычислитель глубины. В эхолот также введены: первый, второй и третий перемножители, второй и третий фильтры, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первый и второй согласованные фильтры, сумматор, формирователь псевдослучайных последовательностей (ПСП), блок управления длиной ПСП, синтезатор частоты (СЧ) и переключатель диапазона измерения. Первый выход тактового генератора соединен с входом первого фильтра, а второй выход тактового генератора подключен к входу синтезатора частоты, выход первого фильтра подключен к первым входам первого и второго перемножителей, выход первого перемножителя соединен с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу/выходу антенны, которая также соединена с первым входом приемного усилителя, выход которого подключен ко вторым входам второго и третьего перемножителей, выходы которых через соответствующие второй и третий фильтры и первый и второй АЦП подключены к первым входам первого и второго согласованных фильтров, выходы которых через соответствующие первый и второй квадраторы подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с первым входом вычислителя глубины, выход которого подключен к индикатору, первый выход синтезатора частоты подключен ко второму входу третьего This object is achieved in that the echo sounder contains a harmonic signal generator in the form of a clock generator with a first filter connected to its output, an acoustic antenna, a power amplifier, a receiving amplifier, first and second quadrants, an indicator and a depth calculator. The first, second and third multipliers, the second and third filters, the first and second analog-to-digital converters (ADCs), the first and second matched filters, the adder, the pseudorandom sequence generator (PSP), the PSP length control unit, the frequency synthesizer are also introduced into the sounder: (MF) and range switch. The first output of the clock generator is connected to the input of the first filter, and the second output of the clock generator is connected to the input of the frequency synthesizer, the output of the first filter is connected to the first inputs of the first and second multipliers, the output of the first multiplier is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input / output of the antenna , which is also connected to the first input of the receiving amplifier, the output of which is connected to the second inputs of the second and third multipliers, the outputs of which are through the corresponding second and third filter and the first and second ADCs are connected to the first inputs of the first and second matched filters, the outputs of which through the corresponding first and second quadrators are connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected to the first input of the depth calculator, the output of which is connected to the indicator, the first output of the synthesizer frequency connected to the second input of the third

перемножителя. Второй выход синтезатора частоты соединен с первым входом формирователя ПСП, третий выход синтезатора частоты соединен со вторым входом формирователя ПСП и со вторым входом вычислителя глубины, первый выход формирователя ПСП подключен ко второму входу первого перемножителя, второй и третий выходы - ко вторым входам соответственно первого и второго согласованных фильтров, а четвертый выход формирователя ПСП соединен с третьим входом вычислителя глубины. Первый выход переключателя диапазона измерения подключен к управляемому входу приемного усилителя, а второй выход - к управляемым входам блока управления длиной ПСП, выход которого соединен с третьим входом формирователя ПСП.multiplier. The second output of the frequency synthesizer is connected to the first input of the PSP driver, the third output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the PSP and to the second input of the depth calculator, the first output of the PSP driver is connected to the second input of the first multiplier, the second and third outputs to the second inputs of the first and the second matched filters, and the fourth output of the PSP former is connected to the third input of the depth calculator. The first output of the measuring range switch is connected to the controlled input of the receiving amplifier, and the second output is connected to the controlled inputs of the control unit with the length of the SRP, the output of which is connected to the third input of the SRP shaper.

Синтезатор частоты содержит последовательно включенную цепочку из двух делителей частоты на n и r, а также элемент задержки, к выходу которого подключен четвертый фильтр. Вход синтезатора частоты является входом элемента задержки и делителя частоты на n, а выход четвертого фильтра первый выход делителя частоты на n и выход делителя частоты на r являются соответственно первым, вторым и третьим выходами синтезатора частоты.The frequency synthesizer contains a series-connected chain of two frequency dividers by n and r, as well as a delay element, to the output of which a fourth filter is connected. The input of the frequency synthesizer is the input of the delay element and the frequency divider by n, and the output of the fourth filter, the first output of the frequency divider by n and the output of the frequency divider by r, are the first, second, and third outputs of the frequency synthesizer, respectively.

Введение формирователя ПСП, согласованных фильтров, сумматора, перемножителей, фильтров, АЦП и синтезатора частот позволяет применить для эхолокации шумоподобные сигналы и их согласованную фильтрацию, что обеспечивает существенное повышение помехоустойчивости, особенно при воздействии импульсных и гармонических помех, позволяет повысить точность измерений за счет узкого пика корреляционной функции шумоподобного сигнала, а также повысить скрытность функционирования эхолота. Причем, предварительная корреляционная обработка принимаемого сигнала с копией его несущей частоты (в первом канале обработки) и смещенной на четверть периода копией несущей (во втором канале) позволяет снять несущую частоту и достаточно просто реализовать дальнейшую согласованную фильтрацию в микроконтроллере на пониженной частоте в оцифрованном с помощью АЦП виде. Два канала согласованной фильтрации с суммированием в сумматоре возведенных в квадрат в квадраторах значений корреляционных функций, вычисляемых в согласованных фильтрах, позволяют произвести оптимальный прием эхо-сигналов при неизвестной начальной фазе.The introduction of a PSP shaper, matched filters, an adder, multipliers, filters, an ADC, and a frequency synthesizer makes it possible to use noise-like signals and their matched filtering for echolocation, which provides a significant increase in noise immunity, especially when exposed to pulsed and harmonic noise, and improves measurement accuracy due to a narrow peak correlation function of a noise-like signal, as well as increase the secrecy of the operation of the echo sounder. Moreover, preliminary correlation processing of the received signal with a copy of its carrier frequency (in the first processing channel) and a copy of the carrier shifted by a quarter of the period (in the second channel) makes it possible to remove the carrier frequency and it is quite simple to implement further matched filtering in the microcontroller at a lower frequency digitized with ADC form. Two channels of matched filtering with summation in the adder squared in squares of the values of the correlation functions calculated in matched filters allow for optimal reception of echo signals with an unknown initial phase.

Введение переключателя диапазона измерения, блока управления длиной ПСП и регулировки усиления приемного усилителя позволяет регулировать The introduction of a measuring range switch, a bandwidth control unit and gain adjustment of the receiving amplifier allows you to adjust

энергию излучаемого сигнала в зависимости от измеряемой глубины не за счет регулировки его мощности, а за счет его длительности, что обеспечивает простоту усилителя мощности и отсутствие необходимости обеспечения избыточной мощности.the energy of the emitted signal, depending on the measured depth, not due to the adjustment of its power, but due to its duration, which ensures the simplicity of the power amplifier and the absence of the need to provide excess power.

Синтезатор частоты обеспечивает с помощью элемента задержки и фильтра формирование копии несущей частоты сигнала, смещенной на четверть периода, а также, с помощью делителей частоты обеспечивает тактирование работы формирователя ПСП.The frequency synthesizer provides, with the help of a delay element and a filter, the formation of a copy of the carrier frequency of the signal, shifted by a quarter of the period, and also, with the help of frequency dividers, provides clocking of the PSP driver.

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где:The inventive utility model is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 показана схема эхолота;figure 1 shows a diagram of an echo sounder;

на фиг.2 изображена схема синтезатора частот.figure 2 shows a diagram of a frequency synthesizer.

Эхолот (см. фиг.1) включает тактовый генератор (ТГ) 1, первый фильтр (Ф1) 2, акустическую антенну (А) 3, усилитель 4 мощности (УМ), приемный усилитель (ПУ) 5, первый и второй квадраторы (КВ1, КВ2) 6, 7, индикатор (ИН) 8, вычислитель 9 глубины (ВГ), первый, второй и третий перемножители (П1, П2, П3) 10, 11, 12, второй и третий фильтры (Ф2, Ф3) 13, 14, первый и второй (АЦП1, АЦП2) 15, 16, первый и второй согласованные фильтры (СФ1, СФ2) 17, 18, сумматор (CM) 19, формирователь 20 ПСП (ФПСП), блок 21 управления длиной ПСП (БУД), синтезатор 22 частоты (СЧ), и переключатель 23 диапазона измерения (ПДИ). Первый выход ТГ 1 соединен с входом Ф1 2, а второй выход ТГ 1 подключен к входу СЧ 22, выход Ф1 2 подключен к первым входам П1 10, П2 11. Выход П1 10 соединен с входом УМ 4, выход которого подключен к входу/выходу А 3, которая также соединена с первым входом ПУ 5. Выход ПУ 5 подключен ко вторым входам П2 11, ПЗ 12, выходы которых через соответствующие Ф2 13 и ФЗ 14, АЦП 15 и второй АЦП 16 подключены к первым входам СФ1 17 и СФ2 18, выходы которых через соответствующие КВ1 6 и КВ2 7 подключены соответственно к первому и второму входам СМ 19, выход которого соединен с первым входом ВГ 9, выход которого подключен к ИН 8. Первый выход СЧ 22 подключен ко второму входу ПЗ 12. Второй выход СЧ 22 соединен с первым входом ФПСП 20, третий выход СЧ 22 соединен со вторым входом ФПСП 20 и со вторым входом ВГ 9, первый выход ФПСП 20 подключен ко второму входу П1 10, второй и третий выходы ФПСП 20 - ко вторым входам соответственно СФ1 17 и СФ2 18, а четвертый выход ФПСП 20 соединен с третьим входом ВГ 9. Первый выход ПДИ 23 подключен к управляемому входу ПУ 5, а второй выход ПДИ 23 - к управляемым входам БУД 21, выход An echo sounder (see Fig. 1) includes a clock generator (TG) 1, a first filter (F1) 2, an acoustic antenna (A) 3, a power amplifier 4 (PA), a receiving amplifier (PU) 5, the first and second quadrators (KB1 , KB2) 6, 7, indicator (IN) 8, computer 9 depth (VG), the first, second and third multipliers (P1, P2, P3) 10, 11, 12, the second and third filters (F2, F3) 13, 14, the first and second (ADC1, ADC2) 15, 16, the first and second matched filters (SF1, SF2) 17, 18, the adder (CM) 19, the driver 20 PSP (FPSP), block 21 control the length of the PSP (BUD), a frequency synthesizer 22 (MF), and a switch 23 measuring range (PDI). The first output of TG 1 is connected to the input F1 1, and the second output of TG 1 is connected to the input of the midrange 22, the output of F1 2 is connected to the first inputs P1 10, P2 11. The output of P1 10 is connected to the input of PA 4, the output of which is connected to the input / output A 3, which is also connected to the first input of the control unit 5. The output of the control unit 5 is connected to the second inputs of P2 11, PZ 12, the outputs of which through the corresponding Ф2 13 and ФЗ 14, ADC 15 and the second ADC 16 are connected to the first inputs of СФ1 17 and СФ2 18 the outputs of which through the corresponding KB1 6 and KB2 7 are connected respectively to the first and second inputs of CM 19, the output of which is connected to the first input VG 9, the output of which is connected to ID 8. The first output of the midrange 22 is connected to the second input of the PZ 12. The second output of the midrange 22 is connected to the first input of the FPSP 20, the third output of the midrange 22 is connected to the second input of the FPSP 20 and to the second input of the VG 9, the first the output of the FPPS 20 is connected to the second input P1 10, the second and third outputs of the FPPS 20 to the second inputs, respectively SF1 17 and SF2 18, and the fourth output of the FPPS 20 is connected to the third input of the VG 9. The first output of the PDI 23 is connected to the controlled input of the PU 5, and the second output of the PDI 23 to the managed inputs of the ECU 21, the output

которого соединен с третьим входом ФПСП 20. СЧ 22 содержит последовательно включенную цепочку из двух делителей частоты (ДЧ1, ДЧ2) на n и r соответственно 24, 25, а также элемент 26 задержки (ЭЗ), к выходу которого подключен Ф4 27. ТГ 1 и Ф1 2 составляют генератор 28 гармонического сигнала (ГГС), а блоки АЦП1 15, АЦП2 16, СФ1 17, СФ2 18, КВ1 6, КВ2 7, CM 19, ФПСП 20, БУД 21 и ВГ 9 входят в состав микроконтроллера 29.which is connected to the third input of the FPSP 20. MF 22 contains a series-connected chain of two frequency dividers (DF1, DF2) n and r respectively 24, 25, as well as a delay element 26 (EZ), the output of which is connected F4 27. TG 1 and F1 2 constitute a harmonic signal generator (GHS) 28, and the ADC1 15, ADC2 16, SF1 17, SF2 18, KB1 6, KB2 7, CM 19, FPSP 20, BUD 21 and VG 9 units are part of the microcontroller 29.

Работает эхолот (см. фиг.1) следующим образом. ТГ 1 совместно с Ф1 2 вырабатывает гармоническое напряжение Sin f₀t, использующееся в качестве несущей частоты излучаемого А 3 шумоподобного фазоманипулированного сигнала, а также в качестве копии несущей частоты для первого канала предварительной корреляционной обработки в П2 11 и Ф2 13. Э3 26 СЧ 22 (см. фиг.2), сдвигающий сигнал тактовой частоты f₀ на четверть периода, совместно с Ф4 27 вырабатывает гармоническое напряжение cos f₀t, использующееся в качестве задержанной копии несущей частоты для второго канала предварительной корреляционной обработки в П3 12 и Ф3 14. Кроме того, в СЧ 22 формируются напряжения тактовых частот f₀/n с помощью ДЧ1 24 и f₀/nк с помощью ДЧ2 25. Эти частоты поступают в формирователь 20 ПСП, где формируются ПСП, например, m-последовательности (последовательности максимальной длины Хаффмена) с тактовой частотой f₀/nк. Число nк определяет количество периодов несущей частоты на длительности элемента ПСП. Число к определяет количество отсчетов корреляционной функции на длительности элемента ПСП. Эти ПСП используются в П1 10 для фазовой манипуляции напряжения несущей частоты sin f₀t, в результате чего на выходе П1 10 формируется фазоманипулированный шумоподобный сигнал (ШПС). Этот сигнал усиливается в УМ 4 и поступает в А 3. Излучаемый антенной сигнал, отражается от дна или других объектов водной среды, задерживается по времени в соответствии с двойным расстоянием от А 3 до объекта и поступает в ПУ 5 с регулируемым усилением. Усиленный сигнал перемножается в П2 11 и ПЗ 12 с напряжениями sin f₀t и cos f₀t, фильтруется соответствующими Ф2 13 и Ф3 14, преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП1 15 и ФЦП2 16 соответственно, и поступает в цифровые СФ1 17 и СФ2 18 соответственно. СФ1 иСФ2 в данном случае представляют сумматоры, в которых в зависимости от значения элемента ПСП (1 или 0) складываются, или вычитаются приращения значений АЦП1 15 и ФЦП2 16 в течение длительности ПСП, сдвинутых между собой на период частоты f₀/n. Результаты суммирования, соответствующие каждой ПСП, возводятся в The echo sounder works (see figure 1) as follows. TG 1 together with F1 2 generates a harmonic voltage Sin f ₀ t, which is used as the carrier frequency of the emitted A 3 noise-like phase-shifted signal, and also as a copy of the carrier frequency for the first channel of preliminary correlation processing in P2 11 and F2 13. E3 26 MF 22 (see figure 2), a shift signal of the clock frequency f ₀ by a quarter of a period, together with Ф4 27 produces a harmonic voltage cos f ₀ t, which is used as a delayed copy of the carrier frequency for the second channel of preliminary correlation processing and in P3 12 and F3 14. In addition, in the midrange 22, the voltage of the clock frequencies f ₀ / n is generated using the DF1 24 and f ₀ / nk using the DF2 25. These frequencies go to the shaper 20 SRP, where the SRP is formed, for example, m-sequences (sequences of maximum Huffman length) with a clock frequency f ₀ / nk. The number nк determines the number of periods of the carrier frequency for the duration of the SRP element. The number k determines the number of samples of the correlation function for the duration of the SRP element. These SRPs are used in П1 10 for phase manipulation of the carrier frequency voltage sin f ₀ t, as a result of which a phase-manipulated noise-like signal (SHPS) is generated at the output of П1 10. This signal is amplified in PA 4 and supplied to A 3. The signal emitted by the antenna is reflected from the bottom or other objects of the aquatic environment, is delayed in time in accordance with the double distance from A 3 to the object, and enters the control room 5 with adjustable gain. The amplified signal is multiplied in P2 11 and PZ 12 with voltages sin f ₀ t and cos f ₀ t, filtered by the corresponding Ф2 13 and Ф3 14, converted into digital form using ADC1 15 and FTP216, respectively, and fed into digital SF1 17 and SF2 18 respectively. SF1 and SF2 in this case are adders in which, depending on the value of the SRP element (1 or 0), the increments of the ADC1 15 and FTP216 values are added or subtracted over the duration of the SRP shifted by a period of frequency f ₀ / n. The results of the summation corresponding to each SRP are stored in

квадрат в КВ1 6 и КВ2 7 и попарно суммируются в СМ 19. В результате этого осуществляется квадратурная корреляционная обработка принимаемого отраженного псевдослучайного сигнала с дискретностью получения значений корреляционной функции (КФ) n/f₀. Значения КФ проходят в ВГ 9, где определяются локальные максимумы значений КФ, превысивших шумовой порог, и вычисляются задержки этих максимумов относительно окончания излучаемого ШПС. Эти задержки пропорциональны двойному расстоянию от антенны до дна или объекта водной среды. Задержки преобразуются в ВГ 9 в цифровую форму заполнением их тактовыми импульсами частоты f₀/n, поступающей с ТГ 1, и отображаются на индикаторе 8. В зависимости от глубины или расстояния до объекта осуществляется переключение диапазона измерений с помощью ПДИ 23. С увеличением измеряемой глубины ПДИ 23 переключается в положение, при котором ФПСП 20 устанавливается на формирование более длинной ПСП, а ПУ 5 устанавливается на самое большое усиление.the square in KB1 6 and KB2 7 and are summed in pairs in CM 19. As a result of this, quadrature correlation processing of the received reflected pseudo-random signal with discreteness of obtaining the values of the correlation function (CF) n / f _{0 is} carried out. The KF values are in VG 9, where the local maxima of the KF values that exceed the noise threshold are determined, and the delays of these maxima relative to the end of the emitted SHPS are calculated. These delays are proportional to the double distance from the antenna to the bottom or object of the aquatic environment. The delays are converted into digital form in VG 9 by filling them with clock pulses of frequency f ₀ / n, coming from TG 1, and displayed on indicator 8. Depending on the depth or distance to the object, the measurement range is switched using PDI 23. With increasing measured depth PDI 23 is switched to the position at which the FPP 20 is set to form a longer PSP, and PU 5 is set to the largest gain.

Claims

1. An echo sounder containing a clock, first, second and third filters, an acoustic antenna, a power amplifier, a receiving amplifier, first and second quadrators, an indicator and a depth calculator, first, second and third multipliers, first and second analog-to-digital converters (ADCs) ), the first and second matched filters, the adder, the pseudo-random sequence generator (PSP), the PSP length control unit, the frequency synthesizer and the measuring range switch, while the first output of the clock generator is connected to the input the first filter, and the second output of the clock generator is connected to the input of the frequency synthesizer, the output of the first filter is connected to the first inputs of the first and second multipliers, the output of the first multiplier is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input / output of the antenna, which is also connected to the first input a receiving amplifier, the output of which is connected to the second inputs of the second and third multipliers, the outputs of which through the corresponding second and third filters and the first and second ADCs are connected to the first inputs of of the second and second matched filters, the outputs of which through the corresponding first and second quadrants are connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected to the first input of the depth calculator, the output of which is connected to the indicator, the first output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the third multiplier, the second the output of the frequency synthesizer is connected to the first input of the PSP driver, the third output of the frequency synthesizer is connected to the second input of the PSP driver and to the second input of the calculator Squads, the first output of the PSP driver is connected to the second input of the first multiplier, the second and third outputs are connected to the second inputs of the first and second matched filters, respectively, and the fourth output of the PSP driver is connected to the third input of the depth calculator, the first output of the measuring range switch is connected to the controlled input of the receiving amplifier, and the second output to the managed inputs of the control unit length of the SRP, the output of which is connected to the third input of the shaper SRP.

2. The fishfinder according to claim 1, characterized in that the frequency synthesizer contains a series-connected chain of two frequency dividers by n and r, as well as a delay element, to the output of which a fourth filter is connected.