СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСТАНЦИИ В ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2005 года по МПК G01S15/08 

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустических измерений и может быть использовано для измерения дистанции между объектами, объединенными в пространственную гидроакустическую сеть.

Известен способ определения дистанции в гидроакустической сети, состоящей из центральной станции и абонента, перемещающегося в пространстве относительно центральной станции [1], заключающийся в определении абонентом дистанции до центральной станции и включающий предварительное задание и запоминание у абонента в виде соответствующего сигнала скорости звука с в водной среде, разделяющей центральную станцию и абонента, предварительное задание и запоминание на центральной станции и у абонента в виде соответствующего сигнала фиксированного интервала времени Т_цс, передачу абонентом в направлении центральной станции акустического сигнала-запроса, прием на центральной станции указанного акустического сигнала-запроса, передачу из центральной станции в направлении абонента акустического сигнала-ответа по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого акустического сигнала-запроса, прием абонентом акустического сигнала-ответа, измерение у абонента временного интервала Δτ от момента передачи абонентом акустического сигнала-запроса до момента обнаружения абонентом акустического сигнала-ответа, использование абонентом измеренного временного интервала Δτ от момента передачи абонентом акустического сигнала-запроса до момента обнаружения у абонента акустического сигнала-ответа вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с для определения дистанции D до центральной станции по правилу:

Известный способ определения дистанции обладает ограниченными функциональными возможностями, связанными со сложностью определения дистанции в сети гидроакустической телеметрии, состоящей из центральной станции и нескольких абонентов, перемещающихся в пространстве относительно центральной станции.

Действительно, если при определении дистанции до центральной станции абонентами сети передача соответствующих сигналов-запросов или передача соответствующих им сигналов-ответов из центральной станции производится в одном, общем частотном диапазоне, то передаваемые сигналы разных абонентов могут налагаться друг на друга, создавая взаимные помехи и нарушая работу сети.

Целью заявляемого способа является расширения функциональных возможностей путем устранения эффекта наложения передаваемых сигналов при определении дистанции до центральной станции разными абонентами.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения дистанции в гидроакустической сети, состоящей из центральной станции и N абонентов, перемещающихся в пространстве относительно центральной станции, заключающемся в определении каждым из N абонентов дистанции до центральной станции и включающем предварительное задание и запоминание у каждого i-го из N абонентов в виде соответствующего сигнала скорости звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и данного i-го абонента, предварительное задание и запоминание на центральной станции и у каждого из N абонентов в виде соответствующих сигналов фиксированного интервала времени Т_цс, передачу каждым i-м абонентом в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, прием на центральной станции указанного i-то акустического сигнала-запроса, передачу из центральной станции в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, прием i-м абонентом i-го акустического сигнала-ответа, измерение у i-го абонента временного интервала Δτ_i от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, использование на каждом i-м из N абонентов временного интервала Δτ_i, измеренного от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения у этого i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с_i для определения дистанции D_ai от i-го абонента до центральной станции по правилу:

задают порядок (очередность) определения дистанции до центральной станции абонентами сети путем поочередной передачи из центральной станции в направлении соответствующих i-х абонентов сети соответствующих акустических i-х сигналов-разрешений, осуществляют передачу из i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-запроса после приема этим i-м абонентом соответствующего i-го сигнала-разрешения.

Работа заявляемого способа заключается в последовательной реализации следующих операций.

1. Предварительно задают и запоминают у каждого i-го из N абонентов сети в виде соответствующего сигнала скорость звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и данного i-го абонента.

Задание различных значений скоростей звука для разных абонентов сети связано с ее изменчивостью в среде. Как известно, величина скорости звука в воде зависит от солености, температуры среды и давления в ней [1]. Поэтому в зависимости от расположения абонентов относительно центральной станции указанные параметры среды могут меняться, и это необходимо учитывать путем задания соответствующей скорости звука с_i.

2. Предварительно задают и запоминают на центральной станции и у каждого i-го из N абонентов сети в виде соответствующего сигнала фиксированный интервал времени Т_цс.

Указанный фиксированный интервал времени Т_цс соответствует промежутку времени между моментом приема на центральной станции i-го акустического сигнала-запроса и моментом передачи в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа.

3. Поочередно из центральной станции в направлении соответствующих i-х абонентов сети передают соответствующие i-е акустические сигналы-разрешения. Осуществляют передачу из i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-запроса после приема i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения.

4. Осуществляют прием на центральной станции указанного i-го акустического сигнала-запроса, передачу из центральной станции в направлении соответствующего i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, переданного указанным i-м абонентом.

5. Осуществляют прием i-м абонентом i-го акустического сигнала-ответа, измерение у i-го абонента временного интервала Δτ_i от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-ответа.

6. Используют на каждом i-м из N абонентов сети временной интервал Δτ_i, измеренный от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения у этого i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с_i для определения дистанции D_ai до центральной станции по правилу (2).

Таким образом, порядок передачи абонентами сети акустических сигналов-запросов определяется порядком чередования передачи из центральной станции абонентам соответствующих акустических сигналов-разрешений. Если временной интервал между последовательной передачей из центральной станции соответствующих акустических сигналов-разрешений i-му и (i+1)-му абонентам превышает удвоенное время распространения акустического сигнала между центральной станцией и i-м абонентом на величину длительности фиксированного интервала времени Т_цс, то в сети отсутствуют взаимные помехи из-за наложения сигналов разных абонентов. Тем самым достигается положительный эффект - расширяются функциональные возможности заявляемого способа.

Функциональные возможности заявляемого способа могут быть расширены путем организации в сети дополнительного измерения центральной станцией дистанции D_цсi до каждого i-го абонента сети.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения дистанции в гидроакустической сети, состоящей из центральной станции и N абонентов, перемещающихся в пространстве относительно центральной станции, заключающемся в определении каждым из N абонентов сети дистанции до центральной станции и включающем предварительное задание и запоминание у каждого i-го из N абонентов в виде соответствующего сигнала скорости звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и данного i-го абонента, предварительное задание и запоминание на центральной станции и у каждого из N абонентов в виде соответствующего сигнала фиксированного интервала времени Т_цс, поочередную передачу из центральной станции в направлении i-х абонентов сети соответствующих акустических i-х сигналов-разрешений, прием i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения, передачу i-м абонентом в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, прием на центральной станции указанного i-го акустического сигнала-запроса, передачу из центральной станции в направлении соответствующего i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, прием i-м абонентом i-го акустического сигнала-ответа, измерение у i-го абонента временного интервала Δτ_i от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, использование на каждом i-м из N абонентов временного интервала Δτ_i, измеренного от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения у этого i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с_i для определения дистанции D_ai от i-го абонента до центральной станции по правилу (2), предварительно задают и запоминают на центральной станции в виде соответствующих сигналов значения скорости звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и каждого i-го из N абонентов сети, предварительно задают и запоминают у каждого i-го из N абонентов сети в виде соответствующего сигнала индивидуальный фиксированный временной интервал Т_ai, задают и запоминают на центральной станции в виде соответствующих сигналов все указанные индивидуальные фиксированные временные интервалы Т_ai, осуществляют передачу i-м абонентом в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса спустя индивидуальный фиксированный временной интервал Т_ai после приема i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения, измеряют на центральной станции временной интервал Δτ_ai от момента передачи центральной станцией в направлении i-го абонента соответствующего i-го сигнала-разрешения до момента обнаружения на центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, переданного i-м абонентом, используют на центральной станции указанный временной интервал Δτ_ai, измеренный от момента передачи центральной станцией в направлении i-го абонента соответствующего i-го сигнала-разрешения до момента обнаружения на центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, переданного i-м абонентом, вместе с упомянутыми индивидуальным фиксированным временным интервалом Т_ai и скоростью звука с_i для определения дистанции D_цсi от центральной станции до i-го абонента сети по правилу (3):

Работа подобной модификации заявляемого способа заключается в последовательной реализации следующих операций.

1. Предварительно задают и запоминают у каждого i-го из N абонентов в виде соответствующего сигнала скорость звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и данного i-го абонента; задают и запоминают на центральной станции в виде соответствующих сигналов значения скорости звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию и каждого i-го из N абонентов сети.

2. Предварительно задают и запоминают на центральной станции и у каждого i-го из N абонентов сети в виде соответствующего сигнала фиксированный интервал времени Т_цс.

Указанный фиксированный интервал времени Т_цс соответствует промежутку времени между моментом приема (обнаружения) на центральной станции i-го сигнала-запроса и моментом передачи в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа.

3. Предварительно задают и запоминают у каждого i-го из N абонентов сети в виде соответствующего сигнала индивидуальный фиксированный временной интервал Т_ai.

Указанный индивидуальный фиксированный временной интервал Т_ai соответствует промежутку времени между моментом приема (обнаружения) i-м абонентом пришедшего из центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения и моментом передачи i-м абонентом в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса.

4. Предварительно задают и запоминают на центральной станции в виде соответствующих сигналов все указанные индивидуальные фиксированные временные интервалы Т_ai.

5. Поочередно из центральной станции на каждый i-й из N абонентов сети передают соответствующий i-й акустический сигнал-разрешение. Осуществляют передачу из i-го абонента в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса спустя индивидуальный фиксированный временной интервал Т_ai после приема (обнаружения) i-м абонентом соответствующего i-го сигнала-разрешения.

6. Осуществляют прием на центральной станции указанного i-го акустического сигнала-запроса и измерение временного интервала Δτ_ai от момента передачи центральной станцией в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения до момента обнаружения на центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, переданного i-м абонентом.

7. Используют на центральной станции указанный временной интервал Δτ_ai, измеренный от момента передачи центральной станцией в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-разрешения до момента обнаружения на центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, переданного i-м абонентом, вместе с упомянутыми индивидуальным фиксированным временным интервалом Т_ai и скоростью звука с_i для определения дистанции D_цсi до i-го абонента сети по правилу (3).

8. Передают из центральной станции в направлении i-го абонента соответствующий i-й акустический сигнал-ответ по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, переданного указанным i-м абонентом.

9. Осуществляют прием i-м абонентом i-го акустического сигнала-ответа, переданного центральной станцией, измеряют у i-го абонента временной интервал Δτ_i от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, переданного центральной станцией.

10. Используют на каждом i-м из N абонентов временной интервал Δτ_i, измеренный от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения у этого i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с_i для определения дистанции D_ai до центральной станции по правилу (2).

Такая последовательность выполнения операций в гидроакустической сети позволяет и осуществлять измерение дистанции до центральной станции каждым из абонентов сети и осуществлять измерение дистанции центральной станцией до каждого из абонентов этой сети.

Список использованных источников

1. Справочник по гидроакустике / Авт.: А.П.Евтютов и др. Л., Судостроение, 1982.

Изобретение относится к области гидроакустических измерений и может быть использовано для измерения дистанции между объектами, объединенными в пространственную гидроакустическую сеть. Технический результат заключается в устранении эффекта наложения передаваемых сигналов при определении дистанции. Способ включает предварительное задание и запоминание у каждого i-го из N абонентов (А) в виде соответствующего сигнала скорости звука с_i в водной среде, предварительное задание и запоминание на центральной станции (ЦС) и у каждого из N А в виде соответствующих сигналов фиксированного интервала времени Т_цс, передачу каждым i-м А в направлении ЦС соответствующего i-го акустического сигнала-запроса после приема этим i-м А i-го акустического сигнала-разрешения от ЦС, прием на ЦС указанного i-го акустического сигнала-запроса, передачу из ЦС в направлении i-го А соответствующего i-го акустического сигнала-ответа по истечении Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на ЦС упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, прием i-м А i-го акустического сигнала-ответа, измерение у i-го А временного интервала Δτ_i от момента передачи данным i-м А соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м А соответствующего i-го акустического сигнала-ответа и определение дистанции D_ai от i-го А до ЦС по правилу:

1 з.п. ф-лы.

1. Способ определения дистанции в гидроакустической сети, состоящей из центральной станции и N абонентов, перемещающихся в пространстве относительно центральной станции, заключающийся в определении каждым из N абонентов дистанции до центральной станции, и включающий предварительное задание и запоминание у каждого i-го из N абонентов в виде соответствующего сигнала скорости звука с_i в водной среде, разделяющей центральную станцию, и данного i-го абонента, предварительное задание и запоминание на центральной станции и у каждого из N абонентов в виде соответствующих сигналов фиксированного интервала времени Т_цс, передачу каждым i-м абонентом в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса, прием на центральной станции указанного i-го акустического сигнала-запроса, передачу из центральной станции в направлении i-го абонента соответствующего i-го акустического сигнала-ответа по истечении фиксированного интервала времени Т_цс, отсчитанного от момента обнаружения на центральной станции упомянутого i-го акустического сигнала-запроса, прием i-м абонентом i-го акустического сигнала-ответа, измерение у i-го абонента временного интервала Δτ_i от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса до момента обнаружения этим i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-ответа, использование на каждом i-м из N абонентов временного интервала Δτ_i, измеренного от момента передачи данным i-м абонентом соответствующего i-го акустического сигнала-запроса в направлении центральной станции до момента обнаружения у этого i-го абонента сооветствующего i-го акустического сигнала-ответа от центральной станции, вместе с упомянутыми фиксированным интервалом времени Т_цс и скоростью звука с_i для определения дистанции D_ai от i-го абонента до центральной станции по правилу

отличающийся тем, что задают порядок (очередность) определения дистанции абонентами сети до центральной станции путем поочередной передачи из центральной станции в направлении соответствующих i-x абонентов сети соответствующих акустических i-х сигналов-разрешений, осуществляют передачу из i-го абонента в направлении центральной станции соответствующего i-го акустического сигнала-запроса после приема этим i-м абонентом упомянутого i-го акустического сигнала-разрешения.