Способ определения расстояния, пройденного судном Советский патент 1977 года по МПК G01C22/02 G01S9/66 

1

Изобретение относится к навигации, а именно к гидроакустическим способам определения расстояния, пройденного судном.

В современной навигации для определения расстояния, пройде1-шого судном, излучают ко дну моря под углом к вертикали по нескольким направлениям серии зондирующих импульсов с переменным периодом следования, приним.ают эхо-сигналы в паузах между зондирующими импульсами в сериях определяют допплеровский сдвиг несущей частоты эхо-сигналов относительно несущей частоты зондирующих импульсов и рассчитывают пройденный путь за зада.нный интервал времени 17 .

В известных способах при уменьщении или увеличении глубины моря кз.мекяется период следования зондирующих импульсов, а следовательно, спектры излучаемого сигнала и эхо-сигнала. Ширина спектра излучаемого сигнала обратно пропординальна длительности зондирующего импульса, а сам спектр может быть прэдставлен спектральными составляющими, разнос между которыми по частоте обратно пропорционален

периоду повторения зондирующих импульсов. Длительность зондирующего имлупьса не превышает времени распространения излучаемых сигналов от судна до дна и обратно. Поэтому при уменьшении глубины моря спектр излучаемых сигналов и эхо-сигналов расщиряется, что приводит к уменьшению точности измерения допплеровского сдвига частоты и к снижению точности определения расстоян 1я, пройденного судном

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет сохранения неизменной щирины спектра эхо-сигналов.

Для достижения поставленной цели используют способ определения расстояния, пройденного судном, заключающийся в том, что в паузах фиксированной длительности между основными зондирующими импульсами вертикально по направлению ко дну моря излучают дополнительные импульсы, несущая частота которых отличается от несущей частоты основных зондирующих импульсов, принимают эхо-сигналы, обусловленные дополнительными зондирующими импульсами и определяют их временное положение относительно пауз между основными зондирующими импульсами, в соответствии с которым устанавливается длительность пос ледующих основных зондирующих импульсо Прием эхо-сигналов осуществляют с задержкой относительно начала пауз межд зондирующими импульсами, причем, величин задержки выбирают в зависимости от глубины моря. На фиг. 1 изображены направления излучения и приема эхо-сигналов ; на фиг. 2 временные диафрагмы, характеризующие зондирующие импульсы и эхо-сигналы, где э - основные зондирующие импульсы, 6 - основные эхо-сигналы, в - дополнительные зондирующие импульсы (огибающая), г - дополнительные эхо -сигналы (огибающая), д - эталонный интервал, е - основные зондирующие импульсы с переменной длительностью, ж - временной строб, 3 - основные зондирующие импульсы с дополнительными паузами. Излучение зондирующих импульсов (см. фиг, l) производят из точки о расположения судна по трем, направлениям ОА, ОВ и ОС Линия АВ параллельна продольной оси суд .на, а пиния ВС - поперечной. Это позволяет осуществить хорошую компенсацию паразитного влияния бортовой и килевой качки на точность измерения допплеров- ского сдвига частоты и устранить влияние уклона дна моря. Допплеровский сдвиг несущей частоты эхо-сигналов относительно несущей частоты зондирующих импульсов измеряют по каждому из трех направлений, после чего расчетным путем определяют расстояние, пройденное судном, за заданное время. На первом, этапе (см. фиг. 2о) излучают зондирующие имлульсы Е|,Е с постоянными параметрами (длительностью 5 , периодом повторения Г и паузой меж ду импульсами X ) о -сигналы R , F.,, (см. фиг. 25) также имеют постоянные параметры. В паузах между основным зондирующими имлульсами излучают допол нительные зондирующие импульсы 1 р, , другой несущей, имеющие прямоугольную форму огибающей (см. фиг. 26).. В течение эталонного интервала (см. фиг. 2д) определяют временное положе.ние эхо сигналов 1| , 1..,, обусловленных допол нительнь1ми зондирующими импульсами, от носительно пауз между основными зондирующими имлульсами. Если эхо-сигнал 1 приходит в течение эталонного интервала, но до начала одной из пауз , длительность зондирующего имлульса увеличивают (см. фиг. 2е). Для поддержания постоянным среднего периода повторения зондирующих импульсов и упрощения расчета расстояния, пройденного судном, длительность следующего зондирующего имлульса Е. уменьщают так, чтобы выполнялось соотнощение Г + 2Г. где 1 и l - два последовательных периода повторения зондирующих имдульсов. Если эхо-сигнал 1 не совпадает с эталонным интервалом, период повторения зондирующих имлульсов поддерживают постоянными. В случае, когда один из эхо-сигналов 1 совпадает по времени, хотя бы частично, с ттаузой , измерения не производят. Уведичивают длительность зондирующего сигнала Е, а измерение выполняют на следующем цикле. При этом, средняя длительность периода Г за две посылки поддерживается постоянной. В случае совпадения эхо-сигналов IP, с паузой возможен другой вариант осуществления способа. При обнаружении такого совпадения прерьшают излучение зондирующего импульса Е (см. фиг. 2з ), а измерения производят по концу эхо-сигнала, обусловле1шого предыдущим зондирующим импульсом. Несущую частоту эхо-сигналов измеряют в течение временного интервала строба (см. фиг. 2 ж), & t-- Момент времени i, задержан относительно времени окоь чания зондирующего импульса t. , а момент времени t- опережает время начала следующего зондирующего импульса t. . Такой выбор интервала обеспечивает стробирование сигналов и сужение спектра эхо-сигналов при качке судна. Точность определения расстояния, пройденного судном, предлагаемым способом выще, чем. известными, за счет сужения спектра эхо-сигналов. Формула изобретения 1. Способ определения расстояния, пройденного судном, путем излучения серий зондирующих имлульсов с переменным периодом следования под тремя углами к вер- тикали по направлению ко дну моря, приема эхо-сигналов в паузах между зондирующими импульсами в сериях, определения допплеровского сдвига несущей частоты эхо-сигналов о-гноситепьно несущей частоты зондирующих импульсов и расчета пути за определенный интервал времени, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет сохранения неизменной ширины спектра эхо-сигналов, в паузах фиксированной длительности между основными зондирующими импульсами вертикально по направлению ко дну моря излучают дополнительные импульсы, несущая частота которых отличается от несущей частоты основных зондирующих импульсов, принимают эхо-сигналы, обусловленные дополнительными зондирующими импульсами, и определяют их временное положение относительно указанных пауз между основными зондирующими импульсами, в соответствии с кото- рым устанавливают длительность последующих основных зондирующих имлульсов. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что прием эхо-сигналов осуществляют с задержкой относительно начала пауз между зондирующими импульсами, причем величину задержки выбирают в зависимости от глубины моря. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. М. Сколник, Введение в технику радиолокационных систем , М, Мир , 1965 с. 73 - 74, 122 - 124, 133-135, 167 - 168, 198 (протитип).

я

t/l

в

п

/t4l

П

П

n+f

п

ж