УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ РАЗВЕРТКИ Российский патент 1994 года по МПК G01S7/52 

Изобретение относится к технике гидролокационных измерений и может быть использовано для формирования электронной развертки изображения поверхности дна при производстве гидрографических и геологических исследований и поисково-спасательных работ с существенно более высокой производительностью, чем это можно сделать с помощью стандартных гидроакустических средств площадного обследования, например, гидролокаторов бокового обзора.

Известно устройство формирования электронной развертки, входящее в состав выпускаемого ПО им. В. И. Ленина (г. Бельцы) трехлучевого промерного эхолота ГЭЛ-4 (ЫП1.030.075), содержащее формирователь синхроимпульсов ФСИ (ЫП2.075.013), формирователь частот записи ФЧЗ (ЫП3.036.043), блок управления ДФУ2 (ЫП3.031.012), блок регистратора БР1 (ЫП3.097.008) и блок регистратора 2 БР2 (ЫП3.097.009).

Однако данное устройство предназначено для формирования электронной развертки в режимах измерения и регистрации глубины и наклонных дальностей при производстве промерных работ в строго заданных направлениях и непригодно для формирования электронной развертки изображения поверхности дна в широкой зоне обзора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство формирования электронной развертки, состоящее из последовательно соединенных гидролокатора бокового обзора, блока памяти и регистрирующего устройства, причем второй, третий и четвертый входы блока памяти соединены соответственно со вторым выходом гидролокатора бокового обзора, выходом генератора тактовых импульсов и выходом регистрирующего устройства.

Однако это устройство работает только в режиме регистрации наклонных дальностей элементов обследуемой поверхности, что приводит к значительным искажениям регистрируемого изображения поверхности дна и снижению эффективности его использования, особенно в области малых углов обзора.

Кроме того, в прототипе и других устройствах аналогичного типа объем ОЗУ блока памяти выбирается, как правило, исходя из требуемой разрешающей способности по координате "горизонтальная дальность" в области малых углов зоны обзора и значительно превышает объем памяти предлагаемого устройства из-за большой избыточности числа элементов разрешения в области больших углов зоны обзора (α_i >30÷35^о).

Целью изобретения является коррекция изображения поверхности дна и упрощение устройства за счет выравнивания в реальном масштабе времени горизонтальной разрешающей способности и оптимизации объема памяти.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования электронной развертки, содержащее генератор тактовых импульсов, гидролокатор бокового обзора, блок памяти и регистрирующее устройство, вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход соединен с четвертым входом блока памяти, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам гидролокатора бокового обзора, введены измеритель глубины, функциональный преобразователь и управляемый генератор, первый вход которого подключен ко второму выходу измерителя глубины, второй вход, объединенный с четвертым входом функционального преобразователя, подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с третьим входом функционального преобразователя, второй вход которого подключен к первому выходу измерителя глубины, первый вход, объединенный с входом измерителя глубины, подключен ко второму выходу гидролокатора бокового обзора, а выход соединен с третьим входом блока памяти, причем функциональный преобразователь содержит триггер, счетчик адреса, постоянное запоминающее устройство, регистр и управляемый генератор, выход триггера соединен со входом обнуления счетчика адреса, выход счетчика соединен со входом постоянного запоминающего устройства, выход регистра соединен со входом управления управляемого генератора, а вход подключен к выходу постоянного запоминающего устройства, выход управляемого генератора соединен с синхронизирующим входом регистра и является выходом функционального преобразователя, вход сброса триггера является первым входом функционального преобразователя, вход синхронизации триггера - вторым входом того же преобразователя, счетный вход счетчика адреса - третьим входом преобразователя, а вход тактовых импульсов управляемого генератора является четвертым входом функционального преобразователя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство формирования электронной развертки отличается тем, что содержит измеритель глубины, функциональный преобразователь и управляемый генератор, первый вход которого подключен ко второму выходу измерителя глубины, второй вход, объединенный с четвертым входом функционального преобразователя подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с третьим входом функционального преобразователя, второй вход которого подключен к первому выходу измерителя глубины, первый вход, объединенный с входом измерителя глубины, подключен ко второму выходу гидролокатора бокового обзора, а выход соединен с третьим входом блока памяти, причем функциональный преобразователь содержит триггер, счетчик адреса, постоянное запоминающее устройство, регистр и управляемый генератор, выход триггера соединен со входом обнуления счетчика адреса, выход счетчика соединен со входом постоянного запоминающего устройства, выход которого подключен ко входу регистра, выход которого соединен со входом управления управляемого генератора, выход управляемого генератора соединен с синхронизирующим входом регистра и является выходом функционального преобразователя, вход сброса триггера является первым входом функционального преобразователя, вход синхронизации триггера - вторым входом того же преобразователя, счетный вход счетчика адреса - третьим входом преобразователя, а вход тактовых импульсов управляемого генератора является четвертым входом функционального преобразователя. Таким образом, предлагаемое устройство формирования электронной развертки соответствует критерию "новизна".

Кроме того, введение в устройство измерителя глубины, функционального преобразователя и управляемого генератора с их связями позволило сформировать дискретно-изменяющуюся частоту развертки адресов ОЗУ блока памяти в режиме записи информации и тем самым произвести выравнивание в реальном масштабе времени горизонтальной разрешающей способности устройства и оптимизацию объема ОЗУ блока памяти, все это позволяет достичь положительного эффекта, выражающегося в коррекции (уменьшении геометрических искажений) регистрируемого изображения поверхности дна и упрощении устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство формирования электронной развертки содержит генератор 1 тактовых импульсов, управляемый генератор 2, функциональный преобразователь 3, измеритель 4 глубины, гидролокатор 5 бокового обзора, блок 6 памяти и регистрирующее устройство 7, причем выход генератора 1 тактовых импульсов соединен соответственно со вторым и четвертым входами управляемого генератора 2 и функционального преобразователя 3, третий вход которого подключен к выходу управляемого генератора 2, второй вход - к первому выходу измерителя 4 глубины, второй выход которого соединен с первым входом управляемого генератора 2, а вход, объединенный с первым входом функционального преобразователя 3 и вторым входом блока 6 памяти, подключен ко второму выходу гидролокатора 5 бокового обзора, первый выход которого соединен с первым входом блока 6 памяти, третий вход которого подключен к выходу функционального преобразователя, четвертый вход и выход соединены соответственно с выходом и входом регистрирующего устройства 7.

Функциональный преобразователь 3 содержит триггер 8, счетчик 9 адреса, постоянное запоминающее устройство 10, регистр 11, управляемый генератор 12, соединенные последовательно, причем первый вход функционального преобразователя является входом сброса триггера 8, второй вход - входом синхронизации триггера 8, вход 3 - счетным входом счетчика 9 адреса, а вход 4 - входом тактовых импульсов управляемого генератора 12, выход управляемого генератора 12, соединенный с синхронизирующим входом регистра 11, является выходом функционального преобразователя 3.

В качестве управляемого генератора 2 может быть использован делитель частоты с переменным коэффициентом деления (1533ИЕ7, 1533ТМ2), на информационные D-входы которого подается код коэффициента, соответствующий коду глубины, поступающему из измерителя 4 глубины, а на вход вычитания - импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов.

В качестве измерителя 4 глубины может быть использован промерный или навигационный эхолот (Хребтов А. А. и др. Судовые эхолоты, Л. : Судостроение, 1982 г. , с. 90-127), синхронизируемый импульсами запуска, вырабатываемыми гидролокатором бокового обзора. В качестве гидролокатора бокового обзора может быть использован гидролокатор, входящий в состав серийно выпускаемого ПО им. В. И. Ленина г. Бельцы гидрографического комплекса бокового обзора ГКБО-2000 (ЫП1.030.079). В качестве регистрирующего устройства 7 и блока 6 памяти может быть использован самописец с двухтактной памятью, счетчиками адреса, схемой управления и АЦП (Хребтов А. А. и др. Судовые эхолоты, Л. : Судостроение, 1982 г. , с. 51-54), в каждом канале которого вместо дешифратора и регистра используется ОЗУ. В качестве триггера 8 может быть использована микросхема 1533ТМ2, счетчика 9 адреса - 1533ИЕ7, ПЗУ 10 - 573РФ2, регистра 11 - 1533ИР33, управляемого генератора 12 - 1533ИЕ7, 1533ТМ2.

Устройство работает следующим образом.

Видеоимпульсы запуска ("Запуск Гн"), вырабатываемые гидролокатором 5 бокового обзора (ГБО 5), синхронизируют излучаемые ГБО 5 и измерителем 4 глубины (ИГ 4) в сторону поверхности дна зондирующие сигналы и поступают на вход 1 функционального преобразователя 3 (ФП3) и вход 2 блока 6 памяти (БП 6). С этого момента времени ИГ 4 начинает фоpмирование кода глубины места под носителем, а триггер 8 ФП 3 ориентируется в нулевое состояние, при этом счетчик 9 адреса (СА 9) сбрасывается в нулевое состояние и по нулевому адресу из ПЗУ 10 считывается код коэффициента деления:
K1 = где Δ Z₁ - дискрет развертки глубины места под носителем;
с - скорость звука в воде;
F_зг= - частота генератора 1 тактовых импульсов (ГТИ 1);
Н_max - максимально допустимая глубина места в заданном диапазоне измерения.

Первым и последующими импульсами, формируемыми управляемым генератором 12 (УГ 12) после ориентации СА 9 в нулевое состояние, код коэффициента деления К1 переписывается в регистр 11 и устанавливается на информационных входах 1 УГ 12. На время ориентации СА 9 в нулевое состояние УГ 12 вырабатывает импульсы с частотой следования
F₁=
С этой частотой в БП 6 производится перебор адресов ОЗУ, находящегося в это время в режиме записи информации, поступающей на вход 1 БП 6 из ГБО 5. Из другого ОЗУ БП 6 по сигналам управления, поступающим из регистрирующего устройства 7 (РУ 7) (Импульс "Запуск РУ"), соответствующий началу развертки регистрирующего устройства и частота считывания F_сч) производится считывание ранее записанной информации.

Отраженный от дна эхосигнал отметки глубины места под носителем фиксирует в ИГ 4 код глубины, измеренный с дискретом ΔZ₁, который с выхода 2 поступает на вход 1 УГ 2. Одновременно видеоимпульс отметки глубины места под носителем с выхода 1 ИГ 4 поступает на вход 2 ФП 3 и ориентирует триггер 8 в единичное состояние, при этом СА 9 блокируется и начинает отсчет импульсов частоты F_зj, вырабатываемых УГ 2 в соответствии с установившимся к этому времени на его входе 1 кодом глубины места под носителем
; где m_o - количество дискретов развертки Δ Z₁, соответствующее глубине места, равной глубине "мертвой зоны" по дальности Н_j= H_o; m_max - количество дискретов развертки ΔZ₁, соответствующее максимально допустимой глубине места Н_j= H_max в заданном диапазоне измерения.

С момента ориентации триггера 8 в единичное состояние по адресам, задаваемым СА 9 в пределах "мертвой зоны" ГБО по углу места α_o, из ПЗУ 10 с периодичностью следования импульсов частоты F_зj считывается код коэффициента деления К₂₀ где K₂₀= K1/sinα_o+cosα_Octg - угол "мертвой зоны";
n_o - количество дискретов развертки ΔZ₁ горизонтальной дальности в "мертвой зоне" α_o при максимальной возможной глубине места под носителем Н_j= H_max в заданном диапазоне измерения;
По окончании "мертвой зоны" по углу места α_o из ПЗУ 10 с периодичностью следования импульсов частоты F_зj продолжают считываться коды коэффициентов деления К_2i
K_2i= K1/sinα_i+cosα_ictg где = arcctg , = arcctg,
n_max - количество дискретов развертки ΔZ₁ горизонтальной дальности при максимальной глубине места под носителем H_j= H_max в заданном диапазоне измерения.

Коды коэффициентов деления К₂₀ и К_2i из ПЗУ 10 переписываются в соответствующей последовательности выходными импульсами УГ12 в регистр 11, устанавливаются на информационных входах 1 УГ12, который вслед за частотой F₁= , формирует импульсы сначала с частотой F₂₀= , а затем - F_2i= , с помощью которых продолжается перебор адресов и запись в соответствующее ОЗУ информации, поступающей на вход 1 БП6 из ГБО5 и одновременно производится выравнивание в реальном масштабе времени горизонтальной разрешающей способности устройства. По окончании записи информации в одно из ОЗУ и считывания информации из другого ОЗУ в БП6 производится смена их режимов работы.

Принцип работы БП6 основан на циклическом чередовании асинхронных режимов записи и считывания каждого ОЗУ (Хребтов А. А. и др. , Судовые эхолоты. Л. : Судостроение, 1982 г. , с. 51-54).

При считывании из ОЗУ БП6 ранее записанной информации в РУ7 производится регистрация уже скорректированного по координате "горизонтальная дальность" изображения поверхности дна.

Таким образом, предлагаемое устройство формирования электронной развертки позволяет произвести коррекцию регистрируемого изображения поверхности дна за счет выравнивания в реальном масштабе времени горизонтальной разрешающей способности и одновременно упростить устройство за счет оптимизации объема ОЗУ блока памяти.

Использование: в технике гидролокационных измерений при производстве гидрографических и геологических исследований. Сущность изобретения: устройство для топографической съемки поверхности дна содержит генератор 1 тактовых импульсов, управляемый генератор 2, функциональный преобразователь 3, измеритель 4 глубины, гидролокатор 5 бокового обзора, блок 6 памяти и регистрирующее устройство 7. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ РАЗВЕРТКИ, содержащее генератор тактовых импульсов, гидролокатор бокового обзора, блок памяти и регистрирующее устройство, вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход соединен с четвертым входом блока памяти, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам гидролокатора бокового обзора, отличающееся тем, что, с целью коррекции изображения поверхности дна и одновременного упрощения устройства за счет выравнивания в реальном масштабе времени горизонтальной разрешающей способности и оптимизации объема памяти, в него введены измеритель глубины, функциональный преобразователь и управляемый генератор, первый вход которого подключен к второму выходу измерителя глубины, второй вход, объединенный с четвертым входом функционального преобразователя подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен с третьим входом функционального преобразователя, второй вход которого подключен к первому выходу измерителя глубины, первый вход, объединенный с входом измерителя глубины, подключен к второму выходу гидролокатора бокового обзора, а выход соединен с третьим входом блока памяти, причем функциональный преобразователь содержит триггер, счетчик адреса, постоянное запоминающее устройство, регистр и управляемый генератор, выход триггера соединен с входом обнуления счетчика адреса, выход счетчика соединен с входом постоянного запоминающего устройства, выход которого подключен к входу регистра, выход регистра соединен с входом управления управляемого генератора, выход управляемого генератора соединен с синхронизирующим входом регистра и является выходом функционального преобразователя, вход сброса триггера является первым входом функционального преобразователя, вход синхронизации триггера - вторым входом, того же преобразователя, счетный вход счетчика адреса - третьим входом преобразователя, а вход тактовых импульсов управляемого генератора является четвертым входом функционального преобразователя.