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

 

Использование: в гидроакустических навигационных приборах. Сущность изобретения: регулируемую временную задержку сигнала первого приемника находят по минимуму сравнения дополнительной функции с единичным значением. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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

Известно техническое решение для определения скорости судна (1, стр. 17, 24).

Недостатком его является недостаточная точность.

Наиболее близким техническим решением являются (1, стр. 24 26) способ и устройство для корреляционного определения абсолютной скорости.

Недостатком данного технического решения является также недостаточная точность.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости движения судна относительно дна.

Поставленная цель достигается путем замены операции поиска значения регулируемой временной задержки по максимуму коэффициента взаимной корреляционной функции (КВКФ) от задержанного сигнала первого приемника и сигнала второго приемника на операцию поиска данной задержки по минимуму сравнения с единичным значением дополнительно определенной функции, обратно пропорциональной вычисленному значению КВКФ.

Значение скорости судна вычисляется по формуле: (1) где d расстояние между приемниками, t временная задержка прихода сигнала к первому приемнику относительно второго.

Известно, что крутизна КВКФ в районе максимума недостаточно высока, чтобы обеспечить высокую точность определения t, а значит и скорости движения судна V.

Известно, что произведение сигналов l₁ и l₂ двух приемников, сдвинутых друг относительно друга, описывается выражением Последующая низкочастотная фильтрация выделяет из (2) процесс вида R() = cos, (3) который и используется для определения скорости в наиболее близком техническом решении.

В отличии от известного технического решения определяется значение 1R() = 1/cos (4) и сравнивается с единичным значением. Получается процесс, описываемый выражением
B() = 1/cos-1 (5)
Крутизна процесса в известном техническом решении (3)

Крутизна процесса заявленного технического решения (5) будет

Оценим повышение крутизны заявленного технического решения по сравнению с известным техническим решением

Анализ выражения (8) показывает, что достигнуто устойчивое повышение точности определения t по выражению (5), а значит и точности определения скорости по выражению (1).

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, где обозначено: 1 генератор (сигнала), 2 излучатель, 3 первый (по движению судна) приемник, 4 блок регулируемой временной задержки, 5 умножитель, 6 - интегратор, 7 второй приемник, 8 индикатор, 9 дополнительно внесенный блок деления, 10 дополнительно внесенный сумматор.

Устройство определения скорости движения судна относительно дна, состоит из генератора 1, соединенного с излучателем 2, первого 3 приемника,соединенного через последовательно включенные блок 4 регулируемой временной задержки и умножитель 5 с интегратором 6, при этом второй вход умножителя 5 соединен со вторым приемником 7, при этом в состав устройства входит индикатор 8, кроме того, выход интегратора 6 соединен со вторым приемником 7, кроме того, выход интегратора 6 соединен с входом делителя дополнительно включенного блока 9 деления, выход которого соединен через дополнительно включенный сумматор 10 со вторым (управляемым) входом блока 2 регулируемой временной задержки, второй выход данного блока 2 задержки соединен с индикатором 8, при этом на вход делимого дополнительно включенного блока 9 деления подано постоянное единичное напряжение, кроме того, на второй вход дополнительно включенного сумматора 10 подано отрицательное единичное напряжение.

Работа устройства. Генератор 1 подает в излучатель 2 сигнал для излучения в сторону дна. Отраженный сигнал принимается приемниками 3 и 7. Сигнал с первого 3 приемника, задержанный на t в блоке 4 регулируемой временной задержки, и сигнал со второго 7 приемника поступают на умножитель, в результате формируется процесс, пропорциональный выражению (2), пройдя через интегратор 6 составляющая двойной частоты подавляется и процесс описывается выражением (3). В блоке деления 9 выражение (3) преобразуется в выражение (4), которое в сумматоре блока 10 сравнивается с единичным значением, т.е. получается выражение (5)
B() = 1/cos-1 ,
которое поступает на управляющий вход блока регулируемой временной задержки 4, где по минимуму выражения
B() = 1/cos-1
на втором входе блока 4 происходит выбор искомой величины временной задержки , на индикатор 8 для отображения скорости движения судна
Устройство реализовано на базе известных элементов, описанных в общедоступной справочной и научно-технической литературе.

(56) 1. А. Л. Простаков. Электронный ключ к океану. Л. Судостроение, 1986 г. стр. 17-24, 24-26.

2. B.C. Бурдик. Анализ гидроакустических систем. Л. Судостроение, 1987.

Формула изобретения

1. Способ определения скорости движения судна относительно дна, основанный на вертикальном излучении гармонических звуковых сигналов на дно, определение 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 задержи 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 вычисленному коэффициенту взаимной корреляционной функции, а регулируемую временную задержку сигнала первого по движению приемника находят по минимуму сравнения с единичным значением дополнительно определенной функции.

2. Устройство 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 со вторым приемником, отличающееся тем, что выход интегратора соединен с входом делителя дополнительно включенного блока деления, выход которого соединен через дополнительно включенный сумматор со вторым (управляемым) входом блока регулируемой временной задержки, второй выход данного блока задержки соединен с индикатором, при этом на вход делимого дополнительно включенного блока деления, подключен источник постоянного единичного напряжения, кроме того, на второй вход дополнительно включенного сумматора подключен источник отрицательного единичного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1