Використання: винахід відноситься до області гидролокациі і призначене для використання в станціях освітлення ближньої обстановки при вимірюванні параметрів виявленого об'єкту. Сутність: спосіб вимірювання глибини занурення, що містить випромінювання двох послідовних в часі зондирующих сигналів з рухомого носія, прийом ехосигналів гідроакустичної антеною, встановленої на носії, вимір дистанції D1 по першому зондуючого сигналу, вимір дистанції D2 по другому зондуючого сигналу, вимір власної швидкості руху носія Vдв . полягає в тому, що формують на гідроакустичної антени в прийомі статичний віяло характеристик спрямованості в горизонтальній площині, прийом ехосигналів здійснюють статичним віялом характеристик спрямованості в горизонтальній площині, вимірюють радіальну швидкість зближення з об'єктом Vр.ізм. вимірюють напрямок свого руху носія, визначають напрямок приходу ехосигнала, вимірюють кут між напрямком руху носія і напрямком приходу ехосигнала Q °, визначають швидкість зближення з об'єктом з урахуванням різниці між напрямком руху і положенням об'єкта в горизонтальній площині Vсб.гор = Vр.ізм / cos Q °, визначають косинус кута положення об'єкта відносно напрямку руху у вертикальній площині cosU ° = V сб.гор / Vдв. а глибину занурення об'єкта визначають за формулою. Технічний результат: підвищення точності вимірювання глибини занурення об'єкта гідролокатором. 1 мул.
Малюнки до патенту РФ 2590932
Спосіб вимірювання глибини занурення нерухомого об'єкта відноситься до області гідроакустики і може бути використаний для підвищення ефективності навігаційних гідроакустичних станцій освітлення ближньої обстановки і розширення обсягу вирішуваних ними завдань.
Відомий метод визначення глибини занурення нерухомого об'єкта з використанням гідролокатора, описаний в роботі (А.П. Сташкевич. «Акустика океану». Суднобудування, Ленінград, 1966 р. Стор 263).
Гідролокатор виробляє випромінювання зондуючого сигналу в момент часу t1. приймач обробляє ехосигнал і вимірює тимчасову затримку між моментами випромінювання зондуючого сигналу і прийому ехосигнала, визначає на момент часу t1 дистанцію до об'єкта за величиною тимчасової затримки і відомої швидкості поширення звуку, вимірює напрямку на ціль у вертикальній площині; визначає глибину Н занурення за формулою Н = Dsin (), де D - виміряна відстань до об'єкта, - кут між напрямком руху носія і напрямком на об'єкт у вертикальній площині. Недоліком цього способу є складність визначення кута у вертикальній площині, що визначається зміною положення характеристики спрямованості.
У цьому випадку напрямок руху носія гідролокатора може не збігатися з напрямком приходу ехосигнала від виявленого об'єкту. Це призводить до зниження точності визначення глибини занурення об'єкта через розбіжність напрямки свого руху і напрямки приходу сигналу при використанні оцінки власної швидкості. При цьому зміна складової швидкості зближення проявляється не тільки, коли напрямок приходу ехосигнала не збігається з напрямком руху носія гідролокатора в горизонтальній площині, а й коли напрямок руху носія гідролокатора не збігається з напрямком приходу ехосигнала у вертикальній площині.
Завданням винаходу є підвищення точності вимірювання глибини занурення об'єкта.
Технічний результат від використання винаходу полягає в усуненні впливу розбіжності напрямки руху носія та направлення на нерухомий об'єкт на результат вимірювання і оцінку глибини занурення нерухомого об'єкту, що забезпечує рішення задачі.
Досягнення зазначеної технічного результату досягається тим, що в спосіб вимірювання глибини занурення нерухомого об'єкту, що містить випромінювання двох послідовних в часі зондирующих сигналів з рухомого носія, прийом ехосигналів гідроакустичної антеною, встановленої на рухомому носії, вимір дистанції D1 по першому зондуючого сигналу, вимір дистанції D2 по другого зондуючого сигналу через час t = (t2. -t1), вимір власної швидкості руху носія Vдв. введені нові ознаки, а саме: формують на гідроакустичної антени в прийомі статичний віяло характеристик спрямованості в горизонтальній площині, прийом ехосигналів здійснюють статичним віялом характеристик спрямованості в горизонтальній площині, вимірюють радіальну швидкість зближення рухомого носія з нерухомим об'єктом Vр.ізм як відношення (D2 -D1 ) / t, визначають напрямок руху носія, визначають напрямок приходу ехосигнала, вимірюють кут між напрямком руху носія і напрямком приходу ехосигнала Q 0. визначають швидкість зближення рухомого носія з нерухомим об'єктом з урахуванням кута між напрямком руху і напрямом на нерухомий об'єкт в горизонтальній площині Vсб.гор = Vр.ізм / cos Q 0. визначають косинус кута між напрямком на нерухомий об'єкт і напрямком руху носія у вертикальній площині cos U 0 = Vсб.гор Vдв. а глибину занурення об'єкта визначають за формулою
Пояснимо досягнення технічного результату.
Якщо гідролокатор рухається точно на нерухомий об'єкт, то величина зміни відстані буде відповідати швидкості гідролокатора, і це є швидкістю зближення гідролокатора і нерухомого об'єкта. При цьому величина зміни відстані буде пропорційна швидкості зближення з об'єктом за рахунок власної швидкості гідролокатора. Ця величина буде залежати від того, з якого напрямку приймається сигнал. (А.С. Колчеданцев. Гідроакустичні станції. Суднобудування, Л. 1982 р. Стор 30) Якщо напрямок прийому сигналу (напрямок на нерухомий об'єкт) збігається з напрямком руху носія гідролокатора, то швидкість зближення і величина зміни відстані дорівнюватиме власної швидкості носія . Якщо напрямок приходу сигналу відрізняється від напрямку руху носія гідролокатора, то величина зміна відстані буде визначатися різницею кутів між напрямком на нерухомий об'єкт і напрямком руху, носія гідролокатора. Виявлення сигналу проводиться, як правило, при круговому огляді, тому об'єкт може бути виявлений в будь-якому напрямку. Для підвищення точності вимірювання глибини необхідно використовувати достовірну оцінку власної швидкості зближення носія гідролокатора і зокрема з урахуванням різниці кута між напрямком на об'єкт і напрямком руху носія гідролокатора. Для цієї мети необхідно провести вимірювання напрямку руху носія з використанням навігаційної системи, яка є штатною апаратурою, встановленої на будь-якому кораблі, і визначити просторове положення об'єкта з використанням гидролокационной станції, яка визначає курсової кут нерухомого об'єкта з точністю формування статичного віяла прийомних характеристик спрямованості в горизонтальній площині. Як правило, ширина характеристик спрямованості статичного віяла досить вузька і вони перекриваються на рівні не гірше 0,7, що забезпечує високу точність вимірювання напрямку на об'єкт. Можна змінити напрямок свого руху носія з урахуванням приходу ехосигнала, але це втрата часу і необхідність додаткових вимірів. Тому в пропонованому технічному рішенні використовується виміряна оцінка радіальної швидкості Vр.ізм і ця оцінка коригується залежно від напрямку приходу ехосигнала. Радіальна швидкість вимірюється стандартним методом як відношенням різниці дистанцій до різниці часів вимірів. Визначається кут між напрямком руху і напрямом приходу ехосигнала Q 0 і коригується оцінка виміряної радіальної швидкості за рахунок зміщення в горизонтальній площині і визначається скоригована швидкість зближення Vсб.гор = Vр.ізм / cos Q 0. Ширина характеристики спрямованості у вертикальній площині може досягати декількох десятків градусів при використанні, так званої, «косекенсной» характеристики спрямованості (А.В. Богородский, Г.В. Яковлєв, Е.А. Корепин. А.К. Должиков. «Гідроакустична техніка досліджень ня і освоєння океану ». Л. Гідрометіоіздат, 1084 р стор 105). В цьому випадку зміщення оцінки за рахунок прийому в вертикальній площині визначити не можна, оскільки ніхто не знає кут приходу ехосигнала. Будемо виходити з таких очевидних положень. Якби напрямок руху носія зі швидкістю Vдв збігалося з напрямком приходу ехосигнала (напрямком на нерухомий об'єкт) у вертикальній площині, то оцінка радіальної швидкості збігалася б з виміряної власною швидкістю. Якщо вона не збігається, значить можна визначити кут, який характеризує величину відхилення cosU 0 = Vсб.гор / Vдв ,. У цьому випадку за оцінкою отриманого кута можна визначити глибину занурення об'єкта при вирішенні прямокутного трикутника, в якому є оцінка дистанції D1 і оцінка косинуса вертикального кута між напрямком руху і напрямом на об'єкт за формулою.
Блок-схема пристрою, що реалізує розглянутої спосіб, представлена на фіг. 1.
На фіг. 1 антена 1 двостороннім зв'язком з'єднана з комутатором прийому передачі 2, вихід якого з'єднаний з першим входом спецпроцесора 3. До складу спецпроцесора 3 входять послідовно з'єднані блок 4 формування статичних характеристик спрямованості, блок 5 виміру дистанції і радіальної швидкості, блок 6 коригування по горизонту і визначення косинуса вертикального кута, блок 7 обчислення глибини. Вихід спецпроцесора 3 з'єднаний зі входом блоку 8 управління і відображення і через генератор 9 зондирующих сигналів з другим входом комутатора 2. Блок 10 вимірювання власної швидкості з'єднаний з другим входом спецпроцесора 3, а третій вхід спецпроцесора 3 з'єднаний з виходом блоку 11 вимірювання власного курсу.
Реалізація запропонованого способу відбувається наступним чином.
У блоці 8 управління і відображення формується команда на випромінювання і передається в генератор 9 зондирующих сигналів, який формує зондує сигнал певної тривалості і потужності і через комутатор 2 прийоми передачі передає на антену 1, яка випромінює сигнал в водний простір.
Таким чином, запропонована процедура вимірювання дозволяє визначати глибину занурення нерухомого об'єкта з урахуванням просторових оцінок положення гідролокатора і об'єкта.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб вимірювання глибини занурення нерухомого об'єкту, що містить випромінювання двох послідовних в часі зондирующих сигналів з рухомого носія, прийом ехосигналів гідроакустичної антеною, встановленої на рухомому носії, вимір дистанції D1 по першому зондуючого сигналу, вимір дистанції D2 по другому зондуючого сигналу через час t = (t2 -t1), вимір власної швидкості руху носія Vдв. відрізняється тим, що формують на гідроакустичної антени в прийомі статичний віяло характеристик спрямованості в горизонтальній площині, прийом ехосигналів здійснюють статичним віялом характеристик спрямованості в горизонтальній площині, вимірюють радіальну швидкість зближення рухомого носія з нерухомим об'єктом Vр.ізм як відношення (D2 -D1) / t , визначають напрямок руху носія, визначають напрямок приходу ехосигнала, вимірюють кут між напрямком руху носія і напрямком приходу ехосигнала Q °, визначають швидкість зближення рухомого носія з нерухомим об'єктом з урахуванням кута між напрямком руху і напрямом на нерухомий об'єкт в горизонтальній площині Vсб.гор = Vр.ізм / cos Q °, визначають косинус кута між напрямком на нерухомий об'єкт і напрямком руху носія в вертикальній площині cosU ° = Vсб.гор / V дв. а глибину занурення об'єкта визначають за формулою
.