Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система

 

(19)RU(11)713278(13)C(51)  МПК ⁵    _G01S15/08Статус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИНХРОННАЯ ДАЛЬНОМЕРНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к гидроакустике, а конкретно к гидроакустическим позиционным средствам, и может быть использовано, например, для обеспечения навигации надводных судов или подводных аппаратов. Известна гидроакустическая дальномерная навигационная система, состоящая из базы гидроакустических приемоответчиков, служащих для измерения времени распространения звукового сигнала от объекта навигации до маяков, устройства вычисления дистанции по измеренному времени распространения сигнала и постоянному значению скорости звука, и устройства вычисления координат объекта по найденным значениям дистанций. Наиболее близкой по технической сущности является система, содержащая донную навигационную базу из М гидроакустических приемоответчиков с различными рабочими частотами ответа и размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, М-канальный приемник, выходы которого подключены ко входам М измерителей времен распространения гидроакустических сигналов до приемоответчика, работающего на частоте этого канала и обратно, вторые входы которых соединены с выходами генератора синхроимпульсов, и вычислитель координат объекта навигации. Ее недостатком является то, что в вычислителе дистанций реализован алгоритм однозначного пересчета времен распространения гидроакустического сигнала в дистанции без учета относительного расположения объекта навигации и приемоответчиков. Подобный алгоритм неприемлем для работы в среде, содержащей отражающие границы. Вычислитель дистанций известной гидроакустической навигационной системы в этих случаях, продолжая функционировать в прежнем режиме, определяет дистанции, отличные от реальных. Несоответствие дистанций, рассчитанных в указанном устройстве, реальным приводит к ошибке определения координат объекта, что является существенным недостатком известной гидроакустической навигационной системы. В предложенную систему с целью повышения точности определения координат в условиях рефракции и многолучевости, в каждый из М каналов введены N - по числу видов возможных траекторий - блоков преобразователей временных интервалов в дистанции, входы которых подключены к выходу измерителя времени распространения соответствующего канала, и блок выбора максимального значения дистанции, вход которого подключен к выходам N блоков преобразователей временных интервалов в дистанции данного канала, а выходы блоков выбора максимального значения дистанции всех М каналов соединены с входами вычислителя координат объекта навигации. Блок-схема системы приведена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1_i (i = 1,2...М) - приемоответчик i-го канала; 2 - передатчик акустических импульсов; 3 - М-канальный приемник гидроакустических сигналов;
4_i - измеритель времени распространения гидроакустических сигналов до приемоответчика i канала;
5_i - блок выбора максимального значения дистанции в i-м канале ;
6_ij (j = 1,2,...N) - j-блок преобразования временного интервала в дистанцию i-го канала;
7 - вычислитель координат объекта навигации;
8 - генератор синхроимпульсов. Система работает следующим образом. Генератор 8 синхроимпульсов запускает передатчик 2 акустических импульсов и обнуляет М измерителей времени распространения гидроакустических сигналов до приемоответчиков 4_i (i = 1,2,...М). В момент запуска передатчик 2 излучает акустический сигнал запроса, который, распространяясь в водной среде, принимается приемоответчиками 1_i (i = 1,2, ...М). Каждый из приемоответчиков 1_i (i = 1,2,....М) излучает в момент прихода на него сигнала запроса акустический сигнал со своей определенной частотой заполнения f_i (i = =1,2,...М). Сигналы, излученные приемоответчиками 1_i (i = 1,2,...М), распространяясь в водной среде, принимаются М-канальным приемником гидроакустических сигналов 3. Каждый из каналов приемника 3 настроен на одну из частот f_i (i = 1,2,...М) таким образом, что в каждом канале усиливается и детектируется сигнал ответа, излученный соответствующим ему приемоответчиком 1_i. Усиленные в приемнике 3 сигналы с выхода каждого из каналов поступают на запирающий вход соответствующих измерителей времени 4_i (i = 1,2,...М) и запирают своим передним фронтом интеграторы от импульсов - меток времени генератора 8 синхроимпульсов. В момент формирования генератором 8 синхроимпульсов следующего синхронизирующего импульса происходит передача в цифровом коде информации о числе меток времени, сосчитанных (накопленных) измерителями времени 4_i (i = 1,2,. . . М) (характеризующем величину времени распространения сигнала от объекта навигации до соответствующего приемоответчика и обратно), из каждого интегратора в соответствующие N блоков преобразования временного интервала в дистанцию i канала 6_ij. Различные блоки преобразования одного и того же i-го канала отличаются значениями целых начальных коэффициентов, характеризующих тип трассы. Блоки преобразования различных каналов имеют различные начальные уставки глубины погружения. Найденные в блоках преобразования 6_ij значения наклонных дистанций R_ij (i = 1,2,...М, j = 1,2,...N) поступают на входы блоков выбора максимального значения дистанции в канале. Найденные максимальные значения наклонных дальностей с выходов блоков выбора максимального значения дистанции 5_i поступают на вход вычислителя координат объекта навигации 7, в котором определяются координаты объекта. Описанная гидроакустическая навигационная система позволяет повысить точность навигации, особенно при работе на шельфе, где явление многолучевости наиболее выражено. Обеспечение высокой точности навигации, например, при картографировании шельфовой зоны, позволяет повысить качество карт, а следовательно, обеспечить более эффективное их применение. Кроме этого, высокая точность навигации позволяет осуществить быстрый выход объекта навигации в заданную точку, а это в свою очередь сокращает время решения той или иной задачи с помощью, например, автоматических подводных аппаратов.

Формула изобретения

ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИНХРОННАЯ ДАЛЬНОМЕРНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая донную навигационную базу из M гидроакустических приемоответчиков с различными рабочими частотами ответа и размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, M-канальный приемник, выходы которого подключены к входам M измерителей времен распространения гидроакустических сигналов до приемоответчика, работающего на частоте этого канала, и обратно, вторые входы которых соединены с выходами генератора синхроимпульсов, и вычислитель координат объекта навигации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения координат в условиях рефракции и многолучевости, в каждый из M каналов введены N - по числу видов возможных траекторий - блоков преобразователей временных интервалов в дистанции, входы которых подключены к выходу измерителя времени распространения соотвествующего канала, и блок выбора максимального значения дистанции, вход которого подключен к выходам N блоков преобразователей временных интервалов в дистанции данного канала, а выходы блоков выбора максимального значения дистанции всех M каналов соединены с входами вычислителя координат объекта навигации.

РИСУНКИ

Рисунок 1