Способ определения скорости движения судна относительно дна и устройство для его осуществления

 

Использование: в гидроакустике. Сущность изобретения: поиск значения регулируемой временной задержки осуществляется по минимуму сравнения с единичным значением дополнительно определенной функции, обратно пропорциональной квадрату взаимной корреляционной функции. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к гидроакустическим навигационный приборам.

Известно техническое решение для определения скорости движения судна относительно дна акватории.

Недостатком его является недостаточная точность. Оно же является наиболее близким техническим решением предлагаемых способа и устройств для определения скорости движения судна относительно дна.

Сущность изобретения заключается в замене операция поиска значения регулируемой временной задержки по максимуму коэффициента взаимной корреляционной функций (ВКФ) от задержанного сигнала первого приемника и сигнала второго приемника на операцию поиска данной задержки по минимуму сравнения с единичные значением дополнительно определенной функции, обратно пропорциональной квадрату взаимной корреляционной функции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения скорости движения судна относительно дна, основанном на вертикальном измерении сигналов на дно, определении коэффициента взаимной корреляционной функции отраженных сигналов, принятых двумя разнесенными на расстояние d по горизонтали приемниками и определении скорости движения судна путем деления половины расстояния между приемниками на значение регулируемой временной задержки сигнала первого по движению приемника относительно сигнала второго приемника в момент равенства ее значениям времени прохождения судном половины расстояния между приемниками, дополнительно определяют функцию, обратно пропорциональную квадрату вычисленного коэффициента взаимной корреляционной функции, а регулируемую временную задержку сигнала первого по движению приемника находят по минимуму сравнения с одиночным значением дополнительно определенной функции. Скорость определяется по формуле: Известно, что ВКФ в районе максимума недостаточно высока, чтобы обеспечить высокую точность определения С, а значит и скорости V.

Для оценки повышения точности описываемого технического решения рассмотрим типичную для прототипа форму ВКФ вида: r_xy(τ) = cos2πfτ = cosωτ (2) где: f частота сигнала; τ величина задержки на распространение сигнала до дна и обратно.

В описываемом способе поиск t ведется по минимуму процесса, описываемого выражением: B(τ) = 2/cos²ωτ-1 (3) Анализ выражения (3) по сравнению с прототипом (2) показал, что (τ) имеет значительно большую величину крутизны , ,

Выражение (6) много больше единицы. Это означает, что В (τ) имеет крутизну большую, чем в известных технических решениях. Это позволяет сделать вывод о соответствии критериям новизны и изобретательского уровня. На чертеже изображено устройство, где обозначено: 1 индикатор, 2 генератор, 3 - излучатель, 4 первый приемник, 5 блок регулируемой временной задержки, 6 - умножитель, 7 интегратор, 8 второй приемник, 9 дополнительно внесенный блок вычисления 1/х², 10 дополнительно внесенный сумматор.

Устройство (см. чертеж) состоит из индикатора 1 и генератора 2, соединенного с излучателем 3, из первого приемника 4, соединенного через последовательно включенные блок регулируемой временной задержки 5 и умножитель 6 с интегратором 7, при этом второй вход умножителя 6 соединен со вторым приемником 8, кроме того, выход интегратора 7 подключен через последовательно соединенные, дополнительно включенные блок вычисления функции, обратно пропорциональной квадрату взаимной корреляционная функции 9 и сумматор 10 со вторым (управляемым) входом блока 5 регулируемой временной задержки, второй выход данного блока 5 задержки соединен с индикатором 1, при этом на второй вход дополнительно включенного сумматора 10 подано отрицательное единичное напряжение.

Устройство работает следующим образом.

С генератора 2 сигнал поступает на излучатель 5 для излечения в сторону дна. Отраженный сигнал принимается приемниками 4 и 8. Сигналы с приемников поступают в коррелятор, состоящий из блока 5 регулируемой временной задержки, умножителя 6 и интегратора 7. На выходе интегратора 7 формируется процесс, пропорциональный выражению (2). Дополнительно включенный в состав устройства блок вычисления функции, обратно пропорциональной взаимной корреляционной функции, преобразует процесс (2) в процесс вида 1/cos²wt, а после дополнительно включенного сумматора 10 формируется процесс, описываемый выражением (3), управляемый блоком 5 регулируемой временной задержки, по минимуму которого, значение t задержки поступает в индикатор 1 для отображения скорости на шкале, проградуированной по (1) в единицах скорости.

Элементы устройства известны из научно-технической и справочной литературы.

Применение описанных технических решений позволяет повысить точность определения скорости движения судна относительно дна в К раз, где К - отношение крутизны заявленного способа к крутизне прототипа, достигнуто повышение точности в K 2,7 раз.

Литература
А.Л.Простаков. Электронный ключ к океану. Л. Судостроение, 1986, стр. 17 24.

Формула изобретения

1. Способ определения скорости движения судна относительно дна, основанный на вертикальном излучении сигналов на дно, определении коэффициента взаимной корреляционной функции отраженных сигналов, принятых двумя разнесенными на расстояние d по горизонтали приемниками, и определении скорости движения судна путем деления половины расстояния между приемниками на значение регулируемой временной задержки сигнала первого по движению приемника относительно сигнала второго приемника в момент равенства ее значению времени прохождения судном половины расстояния между приемниками, отличающийся тем, что дополнительно определяют функцию, обратно пропорциональную квадрату вычисленного коэффициента взаимной корреляционной функции, а регулируемую временную задержку сигнала первого по движению приемника находят по минимуму сравнения с единичным значением дополнительно определенной функции.

2. Устройство для определения скорости движения судна относительно дна, состоящее из индикатора и генератора, соединенного с излучателем, состоящее из первого приемника, соединенного через последовательно включенные блок регулируемой временной задержки и умножитель с интегратором, при этом второй вход умножителя соединен с вторым приемником, отличающееся тем, что выход интегратора соединен через последовательно соединенные, дополнительно включенные блок вычисления функции, обратно пропорциональной квадрату взаимной корреляционной функции, и сумматор с вторым входом блока регулируемой временной задержки, второй выход блока задержки соединен с индикатором, кроме того, на второй вход дополнительно включенного сумматора подключен источник отрицательного единичного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1