DE2847761C2 - Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich der Tiefsee - Google Patents
Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich der TiefseeInfo
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Description
Wassertiefe. Bei größeren Abständen ist der Ausbreitungswinkel und Einfallswinkel auf die am Schiff
angeordnete akustische Meßeinrichtung so flach, daß sich Brechungen oder Beugungen an Wasserschichten
unterschiedlicher Ausbreitungseigenschaften bemerkbar machen, die zu einer Unbrauchbarkeit des Systems
führen. Ortsbestimmungen bei Entfernungen, die ein Vielfaches der Wassertiefe betragen, sind überhaupt
nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunae, die Nachteils, der bekannten Verfahren und Anordnungen
zu vermeiden und ein Ortungssystem zu schaffen, das in Gebieten, deren Ausdehnung ein Vielfaches der
Wassertiefe betragen kann, eine sehr genaue Ortsbestimmung ohne störende Einflüsse durch Schiffsgeräusehe,
Spülwasser oder dergleichen, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Diese Lehre
bedeutet eine Kombination des bekannten Funk-Ortungssystems mit akustischen Ortungssystemen, wobei
die Vorteile beider Systeme ausgenutzt werden, ohne daß ihre Nachteile in Erscheinung treten. Durch das
Ortungssystem ergibt sich der Vorteil einer Ortsbestimmung in einem Gebiet, dessen Ausdehnung ein
Vielfaches der Wassertiefe beträgt Dieses Gebiet kann funktechnisch noch als Nahbereich angesehen werden,
so daß die Ortsbestimmung mit großer Genauigkeit erfolgt. Der Nahbereich ergibt sich aufgrund der
Tatsache, daß die Bezugsorte nicht an Land liegen, sondern in dem interessierenden Bereich, einem
Vielfachen der Wassertiefe. Die Bezugspunkte liegen auf Bojen, die am Meeresboden verankert sind. Dadurch
würde normalerweise der Nachteil eintreten, daß sich Ungenauigkeiten aufgrund des Schwoijens der Bojen
ergeben würden. Dieser Nachteil wird jedoch dadurch vermeiden, daß auf akustische Weise die Position der
Boje in bezug zu den bekannten Orten der Antwortgeber bestimmt und der funktechnisch ermittelte Ort
entsprechend korrigiert wird. Da die akustische Ortsbestimmung nicht mehr im Nahbereich z. B. eines
Bohrschiffes liegt, können sich keine Störungen c'-.irch
Schiffsgeräusche oder durch Beugungen, Brechungen oder gar Reflexionen an Spülwasserwolken ergeben.
Die Gefahr von Ausfällen der akustischen Ortsbestimmung der Bojen besteht daher nicht, so daß jederzeit die
gewünschten Korrekturwerte zur Korrektur des funkmeßtechnisch ermittelten Ortes zur Verfügung stehen.
Da zur Ortsbestimmung immer wenigstens zwei Standlinien erforderlich sind, müssen für die funkmeßtechnische
Ortsbestimmung immer zwei Bojen und für so die akustische Ortsbestimmung immer zwei Antwortgeber
vorgesehen sein. Da Schiffe nicht immer Standlinien mit Hilfe von Bojen ermitteln, sondern auch auf andere
Weise, gilt das erfindungsgemäße Prinzip auch für den Fall, daß nur eine Boje in die Messung einbezogen wird.
Das Grundprinzip der Erfindung ermöglicht es ganz allgemein, am Meeresboden verankerte Seezeichen so
auszurüsten, daß sie entweder selbsttätig oder auf Anfrage als Antwortgeber ihre genaue Position in
bezug zu den bekannten Orten der Antwortgeber oder b0
ihrer Verankerung übernr:' 'i. Sowohl die Empfangs-Sende-Einrichtung
in dei boje als auch die elektroakustischen
Antwortgeber am Meeresboden arbeiten gegebenenfalls nur auf Anfrage, so daß ihr Stromverbrauch
verhältnismäßig gering sein kann.
Bei Verwendung von nur zwei Bojen nimmt die Genauigkeit der Ortsbestimmung zu einer durch die
Bojen gelegten gedachten Linie hin ab. Aus diesem
65 Grunde kann es zweckmäßig sein, zusätzliche Bojen vorzusehen, die vorzugsweise an den Ecken eines
Quadrats verankert sind. Die Kantenlänge dieses Quadrats kann z. B. 10 km betragen, so daß Ortsbestimmungen
mit der durch die Erfindung bedingten hohen Genauigkeit in einem kreisförmigen Gebiet mit einem
Durchmesser von 50 km möglich sind. Die Wassertiefe kann dabei mehrere tausend Meter betragen.
Bei einer Anordnung der Verankerungen der Bojen an den Ecken eines Quadrats ist es zweckmäßig, die
elektroakustischen Antwortgeber jeweils auf der Mitte der Kanten des Quadrats anzuordnen, gegebenenfalls
einen zusätzlichen elektroakustischen Antwortgeber auf dem Schnittpunkt der Diagonalen des Quadrats.
Dadurch können die Antwortgeber jeweils von zwei hzw. drei benachbarten Bojen zur Bestimmung ihrer die
Positionen zu den Antwortgebern wiedergegebenen Korrekturwerte ausgenutzt werden.
Damit eine klare Unterscheidung der Bojen und der von ihnen übermittelten Korrekturwerte möglich ist, ist
es zweckmäßig, als Abfragesignal für die Bojen für jede Eoje unterschiedlich kodierte Signale zu verwenden.
Außerdem ist es zweckmäßig, zusätzlich die Wassertiefe über den Antwortgebern zu messen, um so einen
zusätzlichen Korrekturwert für die genaue Ortsbestimmung der Bojen in bezug zu den Antwortgebern zu
gewinner
Bei dem erfindungsgemäßen Ortungssyslem ist ein Rechner vorgesehen, der aus den abgefragten Korrektursignalen
die Augenblicksorte der Bojen in bezug zu den bekannten Orten der Antwortgeber bestimmt und
außerdem den funkmeßtechnisch in bezug zu den Augenblicksorten der Bojen bestimmten Ort des
Schwimmkörpers aufgrund der Korrektursignale korrigiert. Dadurch stehen ohne Bedienungsperson jederzeit
die genauen Positionsdaten des Schwimmkörpers in bezug zu den bekannten Verankerungsorten der Bojen
zur Verfugung, und zwar bei beispielsweise einer Wassertiefe von 4000 m in einem Gebiet von 50 km
Durchmesser mit -iner Genauigkeit von wenigen Metern.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
F i g. 1 verdeutlicht schematisch und perspektivisch ein Ausführungsbeispiel des Ortungssystems gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 zeigt die Übertragungswege in Verbindung mit einer Boje.
In Fig. 1 sind vier Moorings 1, 2, 3, 4 an den gedachten Ecken eines Quadrats am Meeresboden 5
verlegt. Von den Moorings führen jeweils Ankerleinen 6,7,8,9 zu Bojen 10,11,12 und 1?, an denen sich jeweils
unten elektroakustische Sende-Empfangs-Einrichtungen 14,15,16 und 17 befinden. Diese elektroakustischen
Sende-Empfangs-Einrichtungen arbeiten mit elektroakustischen Antwortgebern 18, 19, 20, 21 und 22
zusammen, von denen die Antwortgeber 18—21 jeweils auf der Mitte der gedachten Kanten des Quadrats, also
mitten zwischen den Moorings 1—4 angeordnet sind, während der Antwortgeber 2? auf dem K reuzungspunkt
der Diagonalen des Quadrats angeordnet ist.
An Spieren der Bojen 10—13 sind jeweils Empfangs-Sende-Einrichtungen
23, 24, 25 und 26 zum Empfang und zur Ausstrahlung elektromagnetischer Wellen vorgesehen. Außerdem befinden sich in einem entfernt
von dem Bojensystem stehenden Schiff 27 ein Sender und ein Empfänger, die in Fi g. 2 durch einen Block 28
angedeutet sind.
Die Größen- und Abstandsverhältnisse sind in F i g. 1 verzerrt wiedergegeben, um die Zeichnung zu verdeutlichen.
Die tatsächlichen Werte bei einem Ausführungsbeispiel sind in der Zeichnung eingetragen. Der Abstand
benachbarter Moorings 1—4 an den Ecken des Quadrats beträgt danach 10 km, die Wassertiefe beträgt
4000 m, und der Abstand zu dem Schiff 27 beträgt ungefähr 25 km.
Fig. 2 verdeutlicht den Weg der verschiedenen
Signale zwischen Sender und Empfänger 28 auf dem Schiff 27, einer Boje 10 und elektroakustischen
Antwortgebern 18 und 21. Entsprechende Verhältnisse gelten für die anderen Bojen 11 — 13 und die
benachbarten elektroakustischen Antwortgeber, wobei jede Boje nicht nur mit zwei elektroakustischen
Antwöfigebern zu korrespondieren braucht, sondern auch gegebenenfalls mit mehren korrespondieren kann.
Z. B. kann die in F i g. 2 gezeigte elektroakustische Sende-Empfangs-Einrichtung 14 der Boje 10 zusätzlich
auch mit dem elektroakustischen Antwortgeber 22 korrespondieren.
Soll der genaue Ort des Schiffes 27 bestimmt werden, so strahlt zunächst der auf dem Schiff installierte Sender
28 ein speziell für die Empfangs-Sende-Einrichtung 23 der Boje 10 bestimmtes kodiertes Abfragcsignal ab, was
durch einen Pfeil 29 verdeutlicht ist. Die Empfangs-Sende-Einrichtung 23 stößt daraufhin die elektroakustische
Sende-Empfangs-Einrichtung 14 an, die zunächst ein kodiertes elektroakustisches Signal an den Anlwortgeber
21 sendet, was durch einen Pfeil 30 verdeutlicht ist. Dieser schickt nach einer genau bestimmten Zeit ein
Antwortsignal zu der eleklroakustischen Sende-Empfangs-Einrichtung
14 zurück, was durch einen Pfeil 31 gekennzeichnet ist. Außerdem wird gleichzeitig oder
zeitlich nachfolgend von der elektroakustischen Sende-Empfangs-Einrichtung 14 ein Abfragesignal, gekennzeichnet
durch einen Pfeil 32, zu dem elektroakustischen Antwortgeber 18 geschickt, der ein Antwortsignal,
gekennzeichnet durch einen Pfeil 33, zurückgibt. Zur Sicherheit kann zusätzlich auch ein Abfragesignal zu
dem Antwortgeber 22 geschickt werden. Die der Entfernung Boje/Antwortgeber entsprechenden Laufzeiten
werden zur Bildung von Korrcktursignalcn verwendet, die von der Empfangs-Sende-Einrichtung 23
zu dem Empfänger 28 übertragen werden, was durch einen Pfeil 34 gekennzeichnet ist.
Außerdem wird der Abstand zwischen dem Schiff 27 und der Boje 10 funkmeßtechnisch bestimmt, was durch
einen Doppelpfeil 35 verdeutlicht ist. Der funkmeßtechnisch ermittelte Entfernungswert gelangt zusammen mit
dem Korrekturwert in einen Rechner 36, in dem die genaue wahre Position des Schiffes 27 in bezug zu den
Antwortgebern (18—21) bestimmt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich
der Tiefsee, mit einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Sende-Empfangs-Einrichtung zum
Aussenden eines Abfragesignals in Form elektromagnetischer Wellen zu wenigstens zwei an
bekannten Orten verankerten Bojen, die Sende-Empfangs- Einrichtungen aufweisen, die ein Antwortsignal
an die Sende-Empfangs-Einrichtung auf dem Schwimmkörper zurücksenden, die Mittel zur
Ermittlung der Entfernung des Schwimmkörpers zu den Bojen aus der Laufzeit des Abfrage/Antwortsignals
aufweist, gekennzeichnet durch
bei jeder Boje (10—13) auf dem Meeresboden (5) im Abstand zueinander an vorbestimmten
Orten verlegte elekt.oakustische Antwortgeber (18,19,20,21,22),
in jeder Boje (10—13) vorgesehene Sende-Empfangs-Einrichtungen
zum selektiven Abfragen verschiedener elektroakustischer Antwortgeber(18,19,20,21,22),
Mittel zur Bildung von Korrekturdaten in Abhängigkeil von den Laufzeiten der akustischen Signale und damit in Abhängigkeit von der Lage der Bojen (10—13) in bezug zu dem Ort der elektroakustischen Antwortgeber (18, 19.20,21,22),
Mittel zur Bildung von Korrekturdaten in Abhängigkeil von den Laufzeiten der akustischen Signale und damit in Abhängigkeit von der Lage der Bojen (10—13) in bezug zu dem Ort der elektroakustischen Antwortgeber (18, 19.20,21,22),
Mittel zur Modulation der von den Empfangs-Sende-Einrichtungen (23—26) der Bojen
(10—13) zu dem Schwimmkörper (27) zurückgesandten Antwortsignale mit den Korrekturdaten,
und
Mittel (36) zur Korrektur der mittels elektromagnetischer
Wellen gemessenen Entfernungen zwischen dem Schwimmkörper (27) und den einzelnen Bojen (10—13) in Abhängigkeit
von den Korrekturdaten.
2. Ortungssysterr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bojen (10—13) an den
Ecken eines Quadrats verankert sind.
3. Ortungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bojen (10—13) in einem
gegenseitigen Abstand von ungefähr 10 km verankert sind.
4. Ortungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroakustischen Antwortgeber
(18, 19, 20, 21) jeweils auf der Mitte der Kanten des Quadrats angeordnet sind.
5. Ortungssyslem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher elektroakustischer
Antwortgeber (22) auf dem Schnittpunkt der Diagonalen des Quadrats verlegt ist.
6. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragesignale für die
Bojen (10—13) für jede Boje unterschiedlich kodiert sind.
7. Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der
elektroakustischen Antwortgeber (18, 19, 20, 21, 22) eine Tiefenmeßeinrichtung angeordnet ist, die ein
Tiefensignal erzeugt, das mittels der elektroakustischen/elektromagnetischen
Antwortsignale zu der Sende-Empfangs-Einrichtung (28) auf dem Schwimmkörper (27) übertragen wird.
Die Erfindung betrifft ein Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See,
insbesondere im Bereich der Tiefsee, mit einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Sende-Empfangs-Einrichtung
zum Aussenden eines Abfragesignals in Form elektromagnetischer Wellen zu wenigstens zwei an
bekannten Orten verankerten Bojen, die Sende-Empfangs-Einrichtungen aufweisen, die ein Antwortsignal
an die Sende-Empfangs-Einrichtung auf dem Schwimmkörper zurücksenden, die Mittel zur Ermittlung der
Entfernung des Schwimmkörpers zu den Bojen aus der Laufzeit des Abfrage/Antwortsignals aufweist.
Es sind Ortungssysteme zur Ortsbestimmung auf See bekannt, bei denen durch Messung der Laufzeit
elektromagnetischer Wellen zwischen zwei bekannten Orten an Land und einem Schiff Standlinien gewonnen
werden, aus denen der Ort des Schiffes bestimmt wird. Die Genauigkeit dieser Ortsbestimmung ist zwar
meistens für die Navigation von Schiffen ausreichend, nicht jedoch z. B. beim Bergbau in tieferem Wasser, wo
eine Verankerung des schwimmenden Bohrgeräteträgers (Schiff, Insel) nicht mehr möglich ist. Auch reicht
die Genauigkeit nicht aus für das Wiederfinden oder Manövrieren von Geräten unter Wasser.
Zur genauen Ortsbestimmung auf See dienen häufig Bojen, die am Meeresboden verankert sind. Hierbei
besteht jedoch insbesondere bei in der Tiefsee verankerten Bojen der Nachteil des Schwoijens und
Driftens. Zu einer genauen Ortsbestimmung sind daher solche Bojen nicht geeignet.
Zur genauen Bestimmung des Ortes von Bohrschiffen ist es bekannt, diese durch mehrere Ankerseile an
verschiedenen Punkten des Meeresbodens zu verankern. Die Seile sind dabei straff gespannt, so daß durch
ihre Länge die genaue Position bei einer bestimmten Wassertiefe bestimmbar ist. Der Geräteaufwand ist
beträchtlich, und darüber hinaus ist die Flexibilität gering, da es einen beträchtlichen Aufwand darstellt,
neue Verankerungen an genau vorgegebenen Punkten herzustellen. Das System ist außerdem für die Tiefsee
nicht geeignet. Das gilt auch für die Ausführungsform, bei der gespannte Drähte lediglich zu Meßzwecken
verwendet werden, indem ihr Neigungswinkel und ihre Länge gemessen wird, während die Positionierung z. B.
eines Bohrschiffes dynamisch durch entsprechende Antriebe erfolgt.
Zur genauen Ortsbestimmung dynamisch auf ihrer Position gehaltener Bohrschiffe ist es bekannt (Document
9697-S99 vom 15. 11. 1976 der Firma Honeywell.
Marine Systems Division, Seattle, Washington, USA), am Meeresboden eine akustische Bezugsbake anzuordnen,
die von Zeit zu Zeit akustische Signale aussendet, deren Richtung bestimmt und in Verbindung mit der
gleichzeitig gemessenen Wassertiefe zur Ortsbestimmung verwendet wird. Dieses Verfahren weist jedoch
mehrere Mängel auf.
Die Richtungsbestimmung, die durch Phasenmessung erfolgt, erfordert eine hohe Empfindlichkeit insbesondere
bei Verwendung in der Tiefsee, so daß die vom Schiff abgestrahlten Störgeräusche, die meistens eine hohe
Intensität haben, zu Fehlern oder gar zu einem gesamten Ausfall des Meßsystems führen können.
Außerdem können Beugungen oder Brechungen an Wolken aus Spülwasser zu Fehlern oder gar zu einem
Ausfall des Systems führen. Das System ist außerdem nur im engeren Bereich der ausgelegten akustischen
Bezugsbake verwendbar, beispielsweise in einem Abstand zu der Bake, der nicht größer ist als etwa die
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782847761 DE2847761C2 (de) | 1978-11-03 | 1978-11-03 | Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich der Tiefsee |
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DE19782847761 DE2847761C2 (de) | 1978-11-03 | 1978-11-03 | Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich der Tiefsee |
Publications (2)
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DE2847761B1 DE2847761B1 (de) | 1980-04-10 |
DE2847761C2 true DE2847761C2 (de) | 1980-12-04 |
Family
ID=6053813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19782847761 Expired DE2847761C2 (de) | 1978-11-03 | 1978-11-03 | Ortungssystem zur Bestimmung des Ortes eines Schwimmkörpers auf See, insbesondere im Bereich der Tiefsee |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2847761C2 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3429764A1 (de) * | 1984-08-13 | 1986-02-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur untersuchung der lage und/oder kontur eines objekts mittels ultraschall |
-
1978
- 1978-11-03 DE DE19782847761 patent/DE2847761C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2847761B1 (de) | 1980-04-10 |
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