НАВИГАЦИОННАЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА
NAVIGATION HYDROACOUSTIC SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики, а именно к области использования информации о времени распространения импульсного гидроакустического сигнала от движущегося объекта, например глубоководного аппарата, до установленных на дне акустических маяков-ответчиков для определения его местоположения относительно грунта.
Места установки маяков-ответчиков должны быть предварительно определены.
Известна навигационная гидроакустическая система вышеупомянутого назначения (патент США, класс 340-4, №3.460.060 ″Navigation System″), принцип действия которой поясняется фиг.1.
1
2
3
1
2
3
На борту глубоководного аппарата (ГА) осуществляется излучение импульсных запросных гидроакустических сигналов, которые принимаются маяками-ответчиками МO, МO и МО. По получении запроса маяки-ответчики излучают ответные импульсы, времена приема которых на борту глубоководного аппарата, измеренные относительно момента излучения запросных сигналов, соответствуют расстояниям R, R и R.
1
2
3
i
j
Величины  и т.д., определяют семейство параллельных плоскостей, перпендикулярных плоскости, проходящей через точки МО, МО, MO, и перпендикулярных линии, соединяющей точки MО и МО.
1
2
3
Таким образом, набор расстояний R, R и R однозначно определяет местоположение глубоководного аппарата в пространстве. Его координаты в плоскости дна определяются линией пересечения плоскостей, соответствующих следующим выражениям:
1
2
3
Угол между этими плоскостями может принимать значения от 0 до ; таким образом, линии положения аппарата в плоскости дна пересекаются также под этим углом и только в том частном случае, когда точки МO, МО и МО образуют прямоугольный треугольник, линии положения соответствуют декартовой системе координат.
1
2
Известная блок-схема бортовой аппаратуры представлена на фиг.2. Блок-схема состоит из блока управления 1, дешифратора команд 2, гидроакустического передатчика 3, гидроакустического приемника 4, приемно-усилительного тракта 5, пороговых схем 6, 7 и 8, счетчика дистанции 9, схемы переписи 10, промежуточного регистра 11, блока оперативной памяти 12, блока памяти констант Dи D 13, арифметического устройства 14, блока индикации 15 и схемы связи с внешними устройствами 16.
1
2
1
2
1
1
3
2
Константы D и D - расстояния между маяками-ответчиками MOи MO (D) и MO и MO (D).
Под воздействием сигналов, поступающих от блока управления 1, дешифратор команд 2 подает управляющие сигналы-команды на последовательное осуществление всех функций системы.
По первой команде гидроакустический передатчик 3 излучает запросный сигнал, а счетчик дистанции 9 начинает счет времени. Ответные сигналы от трех маяков-ответчиков поступают на вход гидроакустического приемника 4 и далее на вход приемно-усилительного тракта 5. Сигналы маяков-ответчиков различаются по несущей частоте с помощью фильтров в приемно-усилительном тракте 5 и поступают далее на пороговые устройства 6, 7 и 8, вызывая их переход из одного состояния, соответствующего отсутствию входного сигнала, в другое, соответствующее наличию входного сигнала.
Сигналы от пороговых схем 6, 7 и 8 поступают на схему переписи 10, с помощью которой в моменты поступления сигналов с пороговых устройств осуществляется перепись показаний счетчика дистанции 9 через промежуточный регистр 11 в оперативную память 12.
После окончания переписи всех значений измеренных дистанций, по команде от дешифратора команд 2 в арифметическом устройстве 14 выполняется расчет так называемых "контурных параметров"
1
2
1
2
1
2
Величины D и D поступают по соответствующей команде от дешифратора команд 2 из памяти констант D и D 13, куда они вводятся до начала работ, так как расстояния между маяками-ответчиками D и D известны.
После окончания вычислений величин  и  результаты поступают в схему индикации 15, где осуществляется визуализация результатов расчета, а также в схему связи с внешними устройствами 16, так как информация, получаемая с помощью навигационной системы, может быть использована для целей управления глубоководным аппаратом или для ее регистрации.
Одним из недостатков устройства является то, что определяются и индицируются значения контурных параметров, а для целей навигации более удобно было бы получение прямоугольных координат аппарата в системе координат, связанной с маяками-ответчиками, например в системе, у которой ось X совпадает с базой из двух маяков, ось Y перпендикулярна ей в месте постановки одного из этих маяков.
В предлагаемом устройстве этот недостаток устраняется путем усложнения задач арифметического устройства.
На фиг.3 изображена схема постановки трех маяков-ответчиков и показаны параметры треугольника, образованного тремя маяками-ответчиками, которые используются для вычисления координат глубоководного аппарата.
При этом координаты глубоководного аппарата могут быть определены из выражений
Блок-схема предлагаемого устройства представлена на фиг.4. В ее состав входят все элементы, которые имеются в блок-схеме известного устройства, и для устранения указанного выше недостатка известного устройства в нее введен дополнительный дешифратор команд 17, вход которого соединен с блоком управления 1, а выходы - с арифметическим устройством 14 и входом дополнительной памяти констант , b и d - 18, которую можно назвать память координат 3-го маяка. Выход памяти констант , b и d также соединен со входом арифметического устройства.
Предлагаемое устройство до момента определения контурных параметров, осуществляемого арифметическим устройством, функционирует аналогично известному устройству.
Расчетом контурных параметров исчерпываются функции дешифратора команд 2, и дальнейшие операции управления арифметическим устройством осуществляются с помощью дополнительного дешифратора команд 17, на вход которого поступают соответствующие сигналы от блока управления 1.
ГА
ГА
Необходимые для расчета координат Xи Y константы , b и d поступают в арифметическое устройство 14 из памяти этих констант 18 по командам от дополнительного дешифратора команд 17.
ГА
ГА
В схему индикации 15 поступают и в ней визуализируются величины Xи Y. Эти же величины поступают на схему связи с внешними устройствами.
Предлагаемое устройство может быть использовано также для навигации любого надводного или подводного объекта.
Литература
United States Patent Office, патент класса 340-4 №3.460.060.
"Navigation System" от 5 авг. 1969 г.