способ определения скорости движения судна относительно дна
Классы МПК: | G01S15/00 Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций |
Автор(ы): | Сапрыкин В.А., Одинцов Е.Н., Павликов С.Н. |
Патентообладатель(и): | Павликов Сергей Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-02 публикация патента:
20.07.1995 |
Использование: для определения скорости движения судна относительно дна. Сущность изобретения: более точное измерение корреляционной временной задержки, величина которой равняется сумме, первое слагаемое равно регулируемой временной задержке, определяемой при равенстве коэффициента взаимной корреляции коэффициента взаимной корреляции коэффициенту автокорреляции, измеренной при нулевой задержке, а второе дополнительной задержке, значение которой выбирается таким, чтобы величина коэффициента взаимной корреляции находилась в пределах 0,3 0,7 от максимума. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ОТНОСИТЕЛЬНО ДНА, заключающийся в вертикальном излучении гармонических звуковых сигналов в сторону дна, взаимнокорреляционной обработке огибающих отраженных сигналов, принятых двумя разнесенными по горизонтали приемниками, и определении скорости судна путем деления половины расстояния между приемниками на величину корреляционной временной задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости судна, корреляционную временную задержку определяют как сумму, первое слагаемое которой равно задержке автокорреляционной функции, зафиксированной при равенстве коэффициента автокорреляции коэффициенту взаимной корреляции, измеренной при нулевой задержке, а второе слагаемое равно значению дополнительной вносимой регулируемой задержки для огибающей сигнала первого приемника, причем значение дополнительной вносимой регулируемой задержки выбирается таким, чтобы величина коэффициента взаимной корреляции находилась в пределах 0,3 0,7 от максимума.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гидроакустике. Известен способ определения скорости движения судна, основанный на измерении акустического сигнала, приеме отраженных сигналов на ряд приемников, ориентированных определенным образом относительно излучателя, и определении скорости судна с использованием информации о фазе, амплитуде или доплеровской частоте принятого сигнала. Данное техническое решение требует высокой точности определения параметров сигнала, налагает высокие требования к ориентации приемников и в то же время не удовлетворяет требованиям точности в условиях качки. Наиболее близким техническим решением является способ определения скорости движения судна относительно дна, основанный на вертикальном излучении гармонических звуковых сигналов на дно, взаимно корреляционной обработке огибающих отраженных сигналов, принятых двумя разнесенными по горизонтали приемниками, определении корреляционной задержки по аргументу коэффициента взаимной корреляции огибающей сигнала с двух приемников и определении скорости судна путем деления половины расстояния между приемниками на корреляционную временную задержку. Для этого способа характерны ошибки в определении скорости, вызванные погрешностями в определении корреляционной временной задержки. Целью изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что при способе определения скорости движения судна относительно дна, заключающемся в вертикальном излучении гармонических звуковых сигналов на дно, определении коэффициента взаимной корреляции огибающих отраженных сигналов, принятых первым и вторым приемниками, разнесенными по горизонтали вдоль судна, и определении скорости судна путем деления половины расстояния между приемниками на корреляционную временную задержку, которая определяется по коэффициенту автокорреляции огибающей сигнала с второго приемника при равенстве значения коэффициента автокорреляции значению коэффициента взаимной корреляции, введены операция задержки на регулируемую величину огибающей сигнала от первого приемника, а также суммирование значения этой задержки со значением корреляционной временной задержки, только после этого производится определение скорости судна путем деления половины расстояния между приемниками на сумму величин введенной регулируемой задержки и корреляционной временной задержки, кроме того, введена операция выбора значения коэффициента взаимной корреляции в диапазоне 0,3-0,7 от максимума. Предложенный способ отличается от известного тем, что он дополнен операцией задержки на регулируемую величину огибающей сигнала от первого приемника, а также дополнен операцией суммирования величин регулируемой задержки и рассчитанной корреляционной временной задержки. Кроме того, изменена операция расчета значения скорости движения судна, по которой искомое значение определяется путем деления половины расстояния между приемниками на сумму величин введенной регулируемой задержки и корреляционной временной задержки. Кроме того, введена операция адаптации, согласно которой значение дополнительной вносимой регулируемой временной задержки выбирается таким, чтобы величина коэффициента взаимной корреляции находилась в пределах 0,3-0,7 от максимума. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 приведены характерные разновидности функций коэффициентов корреляции: 1 АКФ; 2 ВКФ; на фиг.3 графики напряжений для пояснения работы предложенного технического решения, где обозначено:а) период излучения сигналов;
б) огибающая сигнала первого приемника, запаздывающая от момента излучения на величину
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
в) огибающая сигнала второго приемника, запаздывающая от момента излучения на величину
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
г) функция коэффициента ВКФ, пик функции приходится на
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
д) огибающая сигнала первого приемника, задержанная блоком регулируемой временной 9 задержки на величину
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
е) функция коэффициента ВКФ при задержке огибающей сигнала первого приемника на
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
ж) пунктиром показан процесс определения корреляционной временной задержки при выполнении условия равенства коэффициентов АКФ и ВКФ. Предлагаемый способ состоит в следующем. Электрический гармонический сигнал с генератора 1 подается на излучатель 2, где он преобразуется в акустический сигнал, который излучается вертикально вниз и отражается от дна. Отраженный сигнал принимается двумя приемниками 3 и 4, разнесенными по горизонтам вдоль судна на расстояние d. Акустические сигналы преобразуются в электрические, усиливаются полосовыми усилителями 5 и 6 и детектируются детекторами 7 и 8. Выделенная огибающая с выхода детектора 7 задерживается на величину
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
V
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040010/2040010t.gif)
Блоки 1-8, 10, 12 и 13 аналогичны соответствующим блокам прототипа. Блок 9 аналогичен блоку 13. Вычислительный блок аналогичен вычислительному блоку прототипа с изменением алгоритма: вместо Vd/2
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
![способ определения скорости движения судна относительно дна, патент № 2040010](/images/patents/432/2040005/964.gif)
Класс G01S15/00 Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций