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

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.

Описание изобретения к патенту

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() = cos2f = cos (2)

где: f частота сигнала;

величина задержки на распространение сигнала до дна и обратно.

В описываемом способе поиск t ведется по минимуму процесса, описываемого выражением:

B() = 2/cos²-1 (3)

Анализ выражения (3) по сравнению с прототипом (2) показал, что () имеет значительно большую величину крутизны

,

,



Выражение (6) много больше единицы. Это означает, что В () 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.