WO2016141916A1 - Sonarnetzantenne und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum bestimmen einer sonarlageinformation - Google Patents

Sonarnetzantenne und auswerteeinrichtung sowie verfahren zum bestimmen einer sonarlageinformation Download PDF

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WO2016141916A1
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antennas
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Jens Elsner
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Atlas Elektronik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a sonar network antenna with a first sonar antenna and a second sonar antenna and an evaluation device, wherein the first sonar antenna and / or the second sonar antenna is a mobile sonar antenna and the first sonar antenna and the second sonar antenna in each case via a data stream with the evaluation data and an evaluation device, which is a component of a sonar network antenna, as well as a method for determining sonar position information.
  • passive sonars which determine by recording at a position with multiple hydrophones by signal processing in particular a bearing and distance to a sound source.
  • distributed passive sonars which are synchronized with each other by means of a cable able to record a noise source time synchronously at various positions and by signal processing, such as triangulation or TDOA (Time Difference of Arrival) / FDOA (Frequency Difference of Arrival) method to determine the distance or according to the bearing.
  • TDOA Time Difference of Arrival
  • FDOA Frequency Difference of Arrival
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a sonar network antenna with a first sonar antenna, a second sonar antenna and an evaluation device, wherein the first sonar antenna and / or the second sonar antenna is a mobile sonar antenna and the first sonar antenna and the second sonar antenna in each case via a data stream with the Evaluation device are connected to exchange data and spaced from each other, wherein the data streams Sonarmesswolf and time information and / or location information of the respective sonar antenna have.
  • the great advantage of this is that not the data measured by the hydrophones are evaluated by the respective sonars on the individual ships, submarines and unmanned underwater vehicles, but that in particular the raw data or processed raw data to the evaluation be transmitted and there ultimately be converted into interpretable sonar data.
  • the sonar antennas can be operated clock-synchronously, for example by a satellite-controlled sampling of the sampling. Furthermore, it is possible to use TDOA / FDOA methods which do not require any time synchronization or determine the propagation delay differences by means of signal processing.
  • a "sonar net antenna” has at least two sonar antennas which are spaced apart from one another, and a sonar net antenna may comprise several sonar antennas, as well as sonar antennas of active or passive sonars.
  • a "sonar antenna” is the antenna of a passive or active sonar and includes one or more hydrophones.
  • a hydrophone is in particular a piezoceramic converter, which converts water sound pressure into electrical signals.
  • one of the sonar antennas of the sonar network antenna may be a mobile sonar antenna. This means that it is arranged, for example, on a ship or on a submarine.
  • the Sonar antenna may include, for example, a towed antenna, a one- or two-sided fuselage antenna and / or sosichtsonarantennen.
  • the individual sonar antennas can also cover different frequency ranges.
  • mobile is to be understood in particular that, for example, due to proper movements of a Sonarantennenismes, the distances of the individual sonar antennas to each other change
  • a sonar head can be used on an autonomous underwater vehicle and this autonomous underwater vehicle to move by means of a course in the water
  • mobile sonar antennas also include solvable solid sonar antennas, such as sonar antennas or sonar antennas on buoys stored on the seabed, for example, and mobile is to be understood as being firmly connected to a structure the connection leads to destruction of the antenna.
  • An “evaluation device” can virtually determine the actual "interpretable” sonar image from the raw data of the sonar antennas.
  • this evaluation device can also be located far away from a monitored area.
  • the evaluation device may be located in southern Germany, wherein, for example via a SATCOM connection, the raw data and / or processed data of the individual sonar antennas to the
  • the evaluation device is a powerful computer with corresponding screens on which the actual evaluation and final processing of the data takes place.
  • the evaluation is a powerful computer with corresponding screens on which the actual evaluation and final processing of the data takes place.
  • the evaluation is a powerful computer with corresponding screens on which the actual evaluation and final processing of the data takes place.
  • Transmitter devices include, for example, sends the determined situation image on the basis of the data of the sonar antennas in turn to the corresponding units by means of SATCOM system.
  • a "data stream” can be either a continuous data stream or a block-wise transmitted data stream or the data stream can be sent with a time delay, for example an autonomous underwater vehicle (AUV) can collect sonar data over a period of time and then visit the surface, The data stream can then work in a packet-switched manner so that the data stream is transmitted fail-safe via distributed network nodes.
  • AUV autonomous underwater vehicle
  • Data exchange means unidirectional as well as bi-directional data connections, and in one case it can only be transmitting and receiving at a later date from which, in turn, raw data is extractable.
  • the term "sonar measurement data” should be understood to mean in particular the signal-processed data of the hydrophones of the sonar antennas, whereby the hydrophones are referred to as piezoceramic Components designed which convert underwater sound signals into electrical signals. Of course, these data can also be signal conditioned, so that in this case is still spoken of raw data.
  • a "time information" can be an absolute
  • Be time information as they are determined for example by means of synchronized atomic clocks. In this case, the exact time at which the data is determined is transmitted in the data stream. Consequently, relative time information can also be transmitted. For example, in the event that an active pinger is provided in the sonic network antenna, certain waveforms or send at certain times, so that a conclusion on the time information can be concluded from this coded information.
  • a "location information" can also be sent in.
  • the location information can be determined relative to a fix, which can be determined by means of a GPS, for example, on the surface of a body of water
  • the first sonar antenna can also transmit location information of the second sonar antenna.
  • the first sonar antenna can thus determine the vessel with the second sonar antenna in space as an active or passive sonar antenna, so that There is also location information regarding this second sonar antenna.
  • Methodainformation also includes the position and / or the shape of the antenna and can be transmitted as a component and / or separately, as well as the depth and / or the local sound velocity and possibly a sound velocity profile Includes meta-information.
  • the sonar network antenna has a third sonar antenna, a fourth sonar antenna, a fifth sonar antenna and / or further sonar antennas, one or more of the sonar antennas being a mobile sonar antenna or mobile sonar antennas and the sonar antennas having the sonar antennae Evaluation are each connected via a data stream data exchange and spaced from each other and have the data streams, sonar measurement data and time information and / or location information of the respective sonar antenna.
  • the sonar network antenna can be enlarged spatially and / or in the resolution or improved accordingly. The corresponding definitions are analogous to the previous definitions, whereby it was expanded in each case to these other sonar antennas.
  • one of the sonar antennas or several of the Sonar antennas be stationary or arranged on a watercraft.
  • the vessel may be manned or unmanned submersibles or else manned and unmanned vessels such as ships or buoys.
  • one or more of the data streams includes or has sonar configuration information.
  • sonar antenna configuration information includes the type of sonar involved and, for example, a sonar head of an AUV, or a side vision sonar and / or a tow sonar. Information regarding the number and quality of the hydrophones and the like may also be included in such information.
  • the data streams can be block-wise and / or packet-oriented and transmitted accordingly.
  • the sonar data determined at one time can be transmitted in one block.
  • this block or accordingly also in a Package be provided so-called header and / or trailer information in which, for example, the time information, location information, sonar configuration and / or appropriate security or reconstruction information such as CRC information deposited.
  • the packet-oriented transmission is particularly recommended in distributed networks, so that in case of failure of a network node is still guaranteed that the information reaches the receiver safely.
  • the sonar network antenna can have a transmitter which is set up such that an encoded, in particular time-coded and / or shape-coded, active underwater sound signal can be transmitted.
  • Underwater sound signals can also be transmitted or determined corresponding time information.
  • a corresponding signal can be sent to the water at a fixed time.
  • the actual time signal and / or the waveform signal is issued in the
  • the object is achieved by an evaluation device, which is a component of a previously described sonic network antenna, wherein the evaluation device is set up in such a way that sonar position information is determined on the basis of the data streams.
  • Sonar position information especially in a supervised maritime area, provides the local decision-makers with a situational picture enabling them to decide on possible steps.
  • the object is achieved by a method for determining a sonar position information by means of a previously described evaluation device with the following steps:
  • the sonar attitude information can be sent to a recipient and / or to multiple recipients.
  • high-performance computers can determine the corresponding sonar position information at a central location and make them available to mobile forces which do not have such powerful computers.
  • FIGURE 1 shows a highly schematic representation of a monitored sea area with three mobile sonar antennas and one target object.
  • a sonar network antenna 101 comprises two submarines 107, 109, each of which has two fuselage sonars and Bugsonare.
  • the sonar network antenna 101 comprises an AUV (Autonomous Underwater Vehicle) 103, which has an active sonar head 105.
  • AUV Autonomous Underwater Vehicle
  • the AUV 103 and the submarines 107, 109 are in a communication link 137 with a platform 111, at which an evaluation of corresponding sonar data takes place.
  • the sonic network antenna 101 additionally comprises an active pinger 113, which at regular intervals introduces an underwater sound signal 131 into the supervised sea area.
  • the target submarine 115 is to be found in the monitored sea area. Under the sound of the sound of the target submarine 115 underwater sound signals are emitted. These underwater sound signals are received by the hydrophones of the individual antennas of the submarines 107, 109 and the AUV 105.
  • Evaluation platform 111 a situation image, which is then transmitted as sonarata data to the submarines 107, 109.
  • the active pinger 113 it sends out a water sound signal 131 at regular defined time intervals. This water sound signal is reflected at the target submarine 115 and received by the sonar head 105 of the AUV 103 and the corresponding sonars of the submarines 107, 109.
  • the corresponding data are transmitted signal processed to the evaluation platform 111. This information is recorded in each case and the corresponding time offsets of the water sound signals 131 are determined and transmitted to the evaluation platform 111.
  • the evaluation platform 111 is synchronized with the active pinger 113 and the evaluation platform 111 is aware of when the active pinger 113 first emitted an underwater sound signal 131, the time difference between two consecutive signals, in particular the first one and the second signal, and the known position of AUV 103 and submarines 107, 109 creates a situation image, which in turn is transmitted to the submarines 107 and 109.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sonarnetzantenne mit einer ersten Sonarantenne, einer zweiten Sonarantenne und einer Auswerteeinrichtung, wobei die erste Sonarantenne und/oder die zweite Sonarantenne eine mobile Sonarantenne ist und die erste Sonarantenne und die zweite Sonarantenne jeweils über einen Datenstrom mit der Auswerteeinrichtung datenaustauschend verbunden und zueinander beabstandet sind, wobei die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation der jeweiligen Sonarantenne aufweisen.

Description

Sonarnetzantenne und Auswerteeinrichtung sowie Verfahren zum Bestimmen einer Sonarlageinformation
[01] Die Erfindung betrifft eine Sonarnetzantenne mit einer ersten Sonarantenne und einer zweiter Sonarantenne und einer Auswerteeinrichtung, wobei die erste Sonarantenne und/oder die zweite Sonarantenne eine mobile Sonarantenne ist und die erste Sonarantenne und die zweite Sonarantenne jeweils über einen Datenstrom mit der Auswerteeinrichtung Daten-austauschend verbunden und zu einander beabstandet sind und eine Auswerteeinrichtung, welche ein Bestandteil einer Sonarnetzantenne ist, sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Sonarlageinformation .
[02] Aus dem Stand der Technik sind passive Sonare bekannt, welche durch die Aufnahme an einer Position mit mehreren Hydrophonen durch Signalverarbeitung insbesondere eine Peilung und Entfernung zu einer Schallquelle bestimmen. Zudem sind verteilte passive Sonare bekannt, welche untereinander mittels eines Kabels synchronisiert in der Lage sind, eine Geräuschquelle zeitsynchron an verschiedenen Positionen aufzunehmen und durch Signalverarbeitung, wie beispielsweise Triangulation oder TDOA(Time Difference of Arrival ) /FDOA ( Frequency Difference of Arrival ) -Verfahren die Entfernung oder entsprechend die Peilung zu bestimmen.
[03] Nachteilig dabei ist, dass hohe Infrastrukturmaßnahmen getroffen werden müssen, um ein Seegebiet zu überwachen. So müssen Kabel verlegt und Sonare oder Hydrophone entsprechend angeordnet werden.
[04] Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern .
[05] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Sonarnetzantenne mit einer ersten Sonarantenne, einer zweiten Sonarantenne und einer Auswerteeinrichtung, wobei die erste Sonarantenne und/oder die zweite Sonarantenne eine mobile Sonarantenne ist und die erste Sonarantenne und die zweite Sonarantenne jeweils über einen Datenstrom mit der Auswerteeinrichtung datenaustauschend verbunden und zu einander beabstandet sind, wobei die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation der jeweiligen Sonarantenne aufweisen.
[06] Mithin können bestehende Sonarsysteme von Schiffen, U-Booten oder sonstigen bemannten und/oder unbemannten Fahrzeugen oder schwimmende oder am Meeresboden befindliche Antennen ausgewertet werden, sodass ein Lagebild ermittelbar ist. Mithin kann ein unbekanntes noch nicht überwachtes Gebiet von den Schiffen, U-Booten und unbemannten Wasserfahrzeugen angesteuert werden und es kann eine schnelle Ermittlung des Lagebildes erfolgen.
[07] Der große Vorteil dabei ist, dass nicht die von den Hydrophonen gemessenen Daten durch die jeweiligen Sonare an den einzelnen Schiffen, U-Booten und unbemannten Unterwasserfahrzeugen ausgewertet werden, sondern dass insbesondere die Rohdaten oder aufbereiteten Rohdaten an die Auswerteeinrichtung übermittelt werden und dort letztendlich in deutbare Sonardaten umgewandelt werden.
[08] Dadurch, dass der Datenstrom ein Orts- und/oder Zeitsignal aufweist, sind etwaige Latenzzeiten oder Übertragungszeitunterschiede irrelevant, da anhand dieser Daten auf einen bestimmten Zeitpunkt die Lage „zurückgerechnet" werden kann.
[09] Alternativ können die Sonarantennen taktsynchron betrieben werden, zum Beispiel durch eine satellitengesteuerte Taktung der Abtastung. Weiterhin ist die Anwendung von TDOA/FDOA-Verfahren möglich, die keine Zeitsynchronisation erfordern oder über Signalverarbeitung die Laufzeitunterschiede bestimmen.
[10] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [11] Eine „Sonarnetzantenne" weist wenigsten zwei Sonarantennen auf, welche zueinander einen Abstand aufweisen. Zudem kann eine Sonarnetzantenne mehrere Sonarantennen umfassen. Auch die Sonarantennen von aktiven oder passiven Sonaren sind mit umfasst. [12] Eine „Sonarantenne" ist die Antenne eines passiven oder aktiven Sonars und umfasst ein oder mehrere Hydrophone. Ein Hydrophon ist dabei insbesondere ein piezokeramischer Wandler, welcher Wasserschalldruck in elektrische Signale umwandelt. Insbesondere eine der Sonarantennen der Sonarnetzantenne kann eine mobile Sonarantenne sein. Das bedeutet, dass diese beispielsweise an einem Schiff oder an einem U-Boot angeordnet ist. Die Sonarantenne kann beispielsweise eine Schleppsonarantenne, eine ein- oder zweiseitige Rumpfsonarantenne und/oder auch Seitensichtsonarantennen umfassen. Auch können die einzelnen Sonarantennen verschiedene Frequenzbereiche abdecken .
[13] Unter „mobil" ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise aufgrund von Eigenbewegungen eines Sonarantennenträgers , die Abstände der einzelnen Sonarantennen zueinander sich ändern. Beispielsweise kann an einem autonomen Unterwasserfahrzeug ein Sonarkopf eingesetzt sein und dieses autonome Unterwasserfahrzeug sich mittels eines Kurses im Wasser bewegen und zu bestimmten Zeitpunkten jeweils ein Sonarsignal aufzeichnen. Unter mobilen Sonarantennen sind aber auch lösbar feste Sonarantennen, wie beispielsweise auf dem Meeresboden abgelegte Sonarantennen oder Sonarantennen an Bojen mit umfasst. Mithin ist mobil als Gegensatz zu fest mit einer Struktur verbunden zu verstehen, wobei ein Lösen der Verbindung zu einer Zerstörung der Antenne führt.
[14] Eine „Auswerteeinrichtung" kann quasi aus den Rohdaten der Sonarantennen das eigentliche „interpretierbare" Sonarbild ermitteln. Diese Auswerteeinrichtung kann sich selbstverständlich auch fernab eines überwachten Bereichs befinden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung in Süddeutschland verortet sein, wobei beispielsweise über eine SATCOM-Verbindung die Rohdaten und/oder aufbereiteten Daten der einzelnen Sonarantennen an die
Auswerteeinrichtung übersandt werden. Im Wesentlichen ist die Auswerteeinrichtung ein leistungsstarker Rechner mit entsprechenden Bildschirmen, an welchen die eigentliche Auswertung und finale Aufbereitung der Daten erfolgt. Zudem kann selbstverständlich die Auswerteeinrichtung
Sendeeinrichtungen umfassen, welche beispielsweise das ermittelte Lagebild anhand der Daten der Sonarantennen wiederum an die entsprechenden Einheiten mittels SATCOM- Anlage sendet.
[15] Ein „Datenstrom" kann sowohl ein kontinuierlicher Datenstrom oder auch ein blockweise übermittelter Datenstrom sein. Auch kann der Datenstrom zeitversetzt gesandt werden. So kann beispielsweise ein autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) über einen gewissen Zeitraum Sonardaten sammeln und dann anschließend die Oberfläche aufsuchen, um dann entsprechend die Daten mittels SATCOM- Anlage an die Auswerteeinrichtung zu senden. Auch kann der Datenstrom paketvermittelnd arbeiten, sodass der Datenstrom über verteilte Netzknoten ausfallsicher übermittelt wird.
[16] Unter „Datenaustausch" sind sowohl unidirektionale als auch bidirektionale Datenverbindungen zu verstehen. Weiterhin kann es beispielsweise in einem Fall lediglich sendend und zu einem späteren Zeitpunkt empfangend ausgestaltet sein. Wichtig dabei ist, dass insbesondere Rohdaten oder aufbereitete Rohdaten oder auch gegebenenfalls vollständige Sonardaten, aus denen wiederum Rohdaten extrahierbar sind, versandt werden.
[17] Unter „Sonarmessdaten" sind insbesondere die signalaufbereiteten Daten der Hydrophone der Sonarantennen zu verstehen. Dabei sind die Hydrophone als piezokeramische Bauteile ausgestaltet, welche Unterwasserschallsignale in elektrische Signale umwandeln. Selbstverständlich können diese Daten auch signalkonditioniert sein, sodass in diesem Fall immer noch von Rohdaten gesprochen wird. [18] Eine „Zeitinformation" kann eine absolute
Zeitinformation sein, wie sie beispielsweise mittels synchronisierter Atomuhren ermittelt werden. In diesem Fall wird die genaue Uhrzeit, zu der die Daten ermittelt werden, im Datenstrom übermittelt. Mithin können auch relative Zeitinformationen übermittelt werden. So kann beispielsweise im Falle, dass ein aktiver Pinger in der Sonarnetzantenne vorgesehen ist, bestimmte Signalformen oder zu bestimmten Zeiten senden, sodass anhand dieser codierten Informationen ein Rückschluss auf die Zeitinformation geschlossen werden kann.
[19] Auch kann eine „Ortsinformation" mit übersandt werden. Dabei kann beispielsweise die Ortsinformation relativ von einem Fix aus bestimmt sein. Dieser Fix kann beispielsweise mittels eines GPS festgelegt werden. Dies kann beispielsweise an der Oberfläche eines Gewässers stattfinden, wobei anschließend ein autonomes
Unterwasserfahrzeug eine tiefere Region aufsucht und aufgrund seiner relativen Änderung eine Ortsinformation bereit hält, welche später beim Senden dann mit übermittelt wird. Auch kann beispielsweise die erste Sonarantenne eine Ortsinformation der zweiten Sonarantenne mit übertragen. So kann beispielsweise die erste Sonarantenne so als aktive oder auch als passive Sonarantenne das Wasserfahrzeug mit der zweiten Sonarantenne im Raum bestimmen, sodass bezüglich dieser zweiten Sonarantenne ebenfalls eine Ortsinformation vorliegt.
[20] Mit „Metainformation" ist auch die Lage und/oder die Form der Antenne mit umfasst und kann als Bestandteil und/oder separat übermittelt werden. Auch die Tiefe und/oder die lokale Schallgeschwindigkeit sowie ggf. ein Schallgeschwindigkeitsprofil ist mit von dem Begriff Metainformation umfasst.
[21] In einer weiteren Aus führungs form weist die Sonarnetzantenne eine dritte Sonarantenne, eine vierte Sonarantenne, eine fünfte Sonarantenne und/oder weitere Sonarantennen auf, wobei eine oder mehrere der Sonarantennen eine mobile Sonarantenne oder mobile Sonarantennen ist/sind und die Sonarantennen mit der Auswerteeinrichtung jeweils über einen Datenstrom datenaustauschend verbunden und zu einander beabstandet sind und die Datenströme, Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation der jeweiligen Sonarantenne aufweisen. [22] Im Wesentlichen kann hiermit die Sonarnetzantenne räumlich und/oder in der Auflösung vergrößert oder entsprechend verbessert werden. Die entsprechenden Definitionen sind analog zu den bisherigen Definitionen, wobei es jeweils auf diese weiteren Sonarantennen ausgeweitet wurde.
[23] Um in einem bereits mit fest installierten Sonarantennen überwachten Seegebiet mehr Daten zu erlangen, kann eine der Sonarantennen oder können mehrere der Sonarantennen ortsfest oder an Wasserfahrzeug angeordnet sein.
[24] Bei dem Wasserfahrzeug kann es sich um bemannte oder unbemannte Unterwasserfahrzeuge oder aber auch um bemannte und unbemannte Wasserfahrzeuge wie Schiffe oder Bojen handeln .
[25] In einer weiteren Aus führungs form weist oder weisen eine der Datenströme oder mehrere der Datenströme Sonarkonfigurationsinformationen auf .
[26] Somit können unterschiedliche Sonarausgestaltungen durch die Auswerteeinrichtung bei der Lagebilderstellung berücksichtigt werden.
[27] Eine Sonarantennenkonfigurationsinformation umfasst insbesondere die Art des Sonars, um das es sich handelt, und ob es sich beispielsweise um einen Sonarkopf eines AUVs, oder ein Seitensichtsonar und/oder um ein Schleppsonar handelt. Auch Informationen bezüglich der Anzahl und Qualität der Hydrophone und dergleichen kann mit in einer derartigen Information umfasst sein.
[28] Um eine effektive und sichere Kommunikation zu gewährleisten, können die Datenströme blockweise und/oder paketorientiert aufgebaut sein und entsprechend übermittelt werden .
[29] Beispielsweise können in einem Block die zu einem Zeitpunkt ermittelten Sonardaten übermittelt werden. Zudem können in diesem Block oder entsprechend auch in einem Paket sogenannte Kopf- und/oder Trailerinformationen vorgesehen sein, in welchen beispielsweise die Zeitinformation, Ortsinformation, Sonarkonfiguration und/oder entsprechende Sicherheits- oder Rekonstruktionsinformationen wie beispielsweise CRC- Informationen hinterlegt sein.
[30] Die paketorientierte Übermittlung empfiehlt sich insbesondere in verteilten Netzwerken, sodass bei Ausfall eines Netzknotens immer noch gewährleistet ist, dass die Information sicher zu dem Empfänger gelangt.
[31] Um in einem Seegebiet aktiv nach Objekten zu suchen, kann die Sonarnetzantenne einen Sender aufweisen, welcher derart eingerichtet ist, dass ein codiertes, insbesondere zeitcodiertes und/oder formcodiertes, aktives Unterwasserschallsignal transmittierbar ist.
[32] Dadurch kann ein Signal in das Wasser eingebracht werden, welches an einem zu suchenden Objekt reflektiert und entsprechend von den Sonarantennen empfangen werden kann . [33] Dadurch, dass beispielsweise ein genauer Zeitabstand zwischen zwei durch den Sender gesandte
Unterwasserschallsignale besteht, können zudem entsprechende Zeitinformationen übermittelt oder ermittelt werden . [34] Auch kann insbesondere zu einem fest definierten Zeitpunkt ein entsprechendes Signal in das Wasser gesandt werden. Zudem können das eigentliche Zeitsignal und/oder das Wellenformsignal in dem eigebrachten
Unterwasserschallsignal codiert sein.
[35] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Auswerteeinrichtung, welche ein Bestandteil einer zuvor beschriebenen Sonarnetzantenne ist, wobei die Auswerteeinrichtung derart eingerichtet ist, dass anhand der Datenströme eine Sonarlageinformation ermittelt wird .
[36] Zu der Definition einer Auswerteeinrichtung wird auf die zuvor angegebene Definition verwiesen.
[37] Eine Sonarlageinformation gibt, insbesondere in einem überwachten Seebereich, die für die dort vor Ort befindlichen Entscheidungsträger ein Lagebild, anhand dessen diese über etwaige Schritte entscheiden können. [38] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Sonarlageinformation mittels einer zuvor beschriebenen Auswerteeinrichtung mit folgenden Schritten:
- Empfangen von wenigstens zwei Datenströmen (137) zwei zueinander beabstandeter Sonarantennen, wobei eine der Sonarantennen eine mobile Sonarantenne ist und die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation und/oder SonarantennenkonfigurationsInformation aufweisen,
- Auswerten der Datenströme und - Erstellen einer Sonarlageinformation .
[39] Durch das Durchführen des vorgegebenen Verfahrens kann eine Sonarlageinformation entsprechend den
Entscheidungsträgern zur Verfügung gestellt werden. [40] In einer diesbezüglichen Ausgestaltung des Verfahrens kann die Sonarlageinformation an einen Empfänger und/oder an mehrere Empfänger gesandt werden.
[41] Somit können beispielsweise an einem zentralen Ort Hochleistungsrechner die entsprechende Sonarlageinformation ermitteln und sie mobilen Kräften, welche über keine derartigen leistungsfähigen Rechner verfügen, zur Verfügung stellen .
[42] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur 1 eine stark schematische Darstellung eines überwachten Seebereichs mit drei mobilen Sonarantennen und einem Zielobjekt.
[43] Eine Sonarnetzantenne 101 umfasst zwei U-Boote 107, 109, welche jeweils über zwei Rumpfsonare und Bugsonare verfügen. Zudem umfasst die Sonarnetzantenne 101 ein AUV (Autonomous Underwater Vehicle) 103, welches einen aktiven Sonarkopf 105 aufweist.
[44] Das AUV 103 und die U-Boote 107, 109 stehen in einer Kommunikationsverbindung 137 mit einer Plattform 111, an welcher eine Auswertung entsprechender Sonardaten erfolgt. [45] In einer Alternativen umfasst die Sonarnetzantenne 101 zusätzlich einen aktiven Pinger 113, welcher in regelmäßigen Zeitabständen ein Unterwasserschallsignal 131 in das überwachte Seegebiet einbringt. [46] Vorliegend soll das Ziel-U-Boot 115 in dem überwachten Seegebiet aufgefunden werden. Durch die Schraubengeräusche des Ziel-U-Boots 115 werden Unterwasserschallsignale ausgesandt. Diese Unterwasserschallsignale werden durch die Hydrophone der einzelnen Antennen der U-Boote 107, 109 und des AUVs 105 empfangen.
[47] Diese Schallsignale werden gemessen und messtechnisch aufbereitet ( Signalkonditionierung) . Die dann entsprechend vorliegenden Rohdaten werden über eine Datenkommunikation, vorliegend mittels Satcom-Kommunikation, an die Auswerteplattform 111 übermittelt. Zusätzlich wird übermittelt, um welches Sonar er sich jeweils handelt, welche Hydrophone eingesetzt werden und die absolut mit synchronisierten Atomuhren versehene Zeitinformation versetzt . [48] Zusätzlich bestimmen die U-Boote 107, 109 den genauen Ort des AUVs 103 und ermitteln diesen ebenfalls an die Auswerteplattform 111. Weiterhin übermitteln die U-Boote 107, 109 jeweils ihre relative Position, welche sie zuvor mittels eines GPS-Fixes an der Oberfläche fest bestimmt und durch die zurückgelegten Strecken ermittelt haben.
[49] Anhand dieser Informationen erstellt die
Auswerteplattform 111 ein Lagebild, welches dann als Sonarlagedaten an die U-Boote 107, 109 übermittelt wird. [50] In der Alternative mit dem aktiven Pinger 113 sendet dieser in regelmäßigen definierten Zeitabständen ein Wasserschallsignal 131 aus. Dieses Wasserschallsignal wird an dem Ziel-U-Boot 115 reflektiert und von dem Sonarkopf 105 des AUV 103 und den entsprechenden Sonaren der U-Boote 107, 109 empfangen.
[51] Die entsprechenden Daten werden signalaufbereitet an die Auswerteplattform 111 übermittelt. Diese Informationen werden jeweils aufgenommen und die entsprechenden Zeitversatze der Wasserschallsignale 131 bestimmt und an die Auswerteplattform 111 übermittelt.
[52] Aufgrund dessen, dass die Auswerteplattform 111 mit dem aktiven Pinger 113 synchronisiert ist und der Auswerteplattform 111 bekannt ist, wann zum ersten Mal der aktive Pinger 113 ein Unterwasserschallsignal 131 ausgesandt hat, wird anhand der Zeitunterschiede zweier aufeinander folgender Signale, insbesondere des ersten und des zweiten Signals, und der bekannten Position von AUV 103 und U-Booten 107, 109 ein Lagebild erstellt, welches dann wiederum an die U-Boote 107 und 109 übermittelt wird.
Bezugs zeichenliste
101 Sonarnetz
103 AUV
105 Sonarkopf
107 Erstes U-Boot
109 Zweites U-Boot
111 Auswerteplattform
113 Aktiver Pinger
115 Ziel U-Boot
131 Wasserschallsignal
133 reflektiertes Wasserschallsignal
135 empfangenes Wasserschallsignal
137 Datenstrom

Claims

Patentansprüche :
1. Sonarnetzantenne (101) mit einer ersten Sonarantenne, einer zweiten Sonarantenne und einer Auswerteeinrichtung, wobei die erste Sonarantenne und/oder die zweite Sonarantenne eine mobile Sonarantenne ist und die erste Sonarantenne und die zweite Sonarantenne jeweils über einen Datenstrom (137) mit der Auswerteeinrichtung (111) datenaustauschend verbunden und zueinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation und/oder Metainformationen der jeweiligen Sonarantenne aufweisen.
Sonarnetzantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Sonarantenne, eine vierte Sonarantenne, eine fünfte Sonarantenne und/oder weitere Sonarantennen, wobei eine oder mehrere der Sonarantennen eine mobile Sonarantenne oder mobile Sonarantennen ist/sind und die Sonarantennen mit der Auswerteeinrichtung jeweils über einen Datenstrom datenaustauschen verbunden und zueinander beabstandet sind und die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation der jeweiligen Sonarantennen aufweisen.
Sonarnetzantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Sonarantennen oder mehrere der Sonarantennen ortsfest oder an einem Wasserfahrzeug (103, 107, 109) und/oder Luftfahrzeug angeordnet sind.
Sonarnetzantenne nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass einer der Datenströme oder mehrere der Datenströme Sonarantennenkonfigurations- informationen aufweist/aufweisen . Sonarnet zantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenströme blockweise oder paketorientiert aufgebaut sind.
Sonarnet zantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sender (113), welcher derart eingerichtet ist, dass ein codiertes, insbesondere zeitcodiertes und/oder formcodiertes, aktives
Unterwasserschallsignal transmittierbar ist.
Auswerteeinrichtung (111), welche ein Bestandteil einer Sonarnet zantenne nach einem der vorherigen Ansprüche ist, welche derart eingerichtet ist, dass anhand der Datenströme eine Sonarlageinformation ermittelt wird.
Verfahren zum Bestimmen einer Sonarlageinformation mittels einer Auswerteeinrichtung (111), mit folgenden Schritten :
- Empfangen von wenigstens zwei Datenströmen (137) zwei zueinander beabstandeter Sonarantennen, wobei eine der Sonarantennen eine mobile Sonarantenne ist und die Datenströme Sonarmessdaten und eine Zeitinformation und/oder eine Ortsinformation und/oder Sonarantennenkonfigurations Information aufweisen,
- Auswerten der Datenströme und
- Erstellen einer Sonarlageinformation .
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonarlageinformation an einen Empfänger oder mehrere Empfänger (103, 107, 109) gesandt wird.
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