RU214384U1 - On-board unit of an underwater object for determining coordinates and receiving control commands in a long-range hydroacoustic navigation system - Google Patents
On-board unit of an underwater object for determining coordinates and receiving control commands in a long-range hydroacoustic navigation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU214384U1 RU214384U1 RU2022120459U RU2022120459U RU214384U1 RU 214384 U1 RU214384 U1 RU 214384U1 RU 2022120459 U RU2022120459 U RU 2022120459U RU 2022120459 U RU2022120459 U RU 2022120459U RU 214384 U1 RU214384 U1 RU 214384U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- navigation
- underwater
- signals
- underwater object
- board
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000737 periodic Effects 0.000 abstract 1
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001810 isothiocyanato group Chemical group *N=C=S 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920002745 polystyrene-block- poly(ethylene /butylene) Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области подводной навигации, в частности к гидроакустическим навигационным средствам для определения местоположения и приема информационных сообщений подводными объектами типа автономных необитаемых или обитаемых подводных аппаратов с большой автономностью и дальностью действия, при выполнении миссий в глубоком море, а также в глубоком море подо льдом, в условиях отсутствия обеспечивающего судна или отсутствия выставленного в районе работ дополнительного внешнего навигационного оборудования с использованием навигационных сигналов от гидроакустических маяков, размещенных на большой дальности вдоль береговых линий глубокого моря. Создан новый бортовой навигационный прибор, обеспеченный необходимыми программно-аппаратными средствами и готовый для реализации, для подводных аппаратов, выполняющих миссии в сложных условиях, например подо льдом, интегрированный в бортовую автономную навигационную систему и служащий для периодического определения местоположения по данным навигационной системы большой дальности, реализованной на использовании сети опорных маяков и обеспечивающего текущую коррекцию данных бортовой автономной навигационной системы, а также при необходимости - для приема команд управления из береговых центров. Предложенный приемник при его установке на борт произвольного подводного объекта обеспечивает получение навигационных или информационных сообщений, передаваемых кодированными фазоманипулированными сигналами типа М-последовательностей в развернутой навигационной сети, которая при дальности действия до 500 км может охватывать значительную часть морской акватории, например, Японского или Охотского морей. При этом одновременно в акватории может действовать и получать навигационную информацию любое количество подводных объектов, например группировка автономных необитаемых подводных аппаратов.
Description
Полезная модель - бортовой блок подводного объекта для определения координат и приема команд управления в гидроакустической навигационной системе большой дальности (Бортовой блок), относится к области подводной навигации, в частности к гидроакустическим навигационным средствам для определения местоположения и приема информационных сообщений подводными объектами типа автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) или обитаемых подводных аппаратов с большой автономностью и дальностью действия, при выполнении миссий в глубоком море, а также в глубоком море подо льдом, при отсутствии обеспечивающего судна или выставленного непосредственно в районе работ дополнительного внешнего навигационного оборудования, в условиях развернутой гидроакустической навигационной системы большой дальности обеспечивающей излучение навигационных сигналов от гидроакустических маяков, размещенных на большой дальности вдоль береговых линий глубокого моря.Utility model - an onboard unit of an underwater object for determining the coordinates and receiving control commands in a long-range hydroacoustic navigation system (Onboard unit), relates to the field of underwater navigation, in particular to hydroacoustic navigation aids for determining the location and receiving information messages by underwater objects such as autonomous uninhabited underwater vehicles (AUVs) or manned submersibles with long autonomy and range, when performing missions in the deep sea, as well as in the deep sea under ice, in the absence of a support vessel or additional external navigation equipment deployed directly in the work area, in the conditions of a deployed hydroacoustic navigation long-range systems providing the emission of navigational signals from hydroacoustic beacons located at long range along the coastlines of the deep sea.
Уровень техникиState of the art
Известен способ позиционирования подводных объектов в глубоком море [1]. В способе изложен порядок организации гидроакустической навигационной системы большой дальности (ГАНС БД) в глубоком море, в которой для увеличения дальности действия используют гидроакустические излучатели навигационных сигналов с размещением излучателей (маяков) вблизи побережья, а в качестве излучаемых сигналов применяются сложные кодированные сигналы типа М-последовательностей низкочастотного диапазона. Для работы по этому способу на борту подводного объекта размещается приемник навигационных сигналов, состоящий из акустического приемника и бортового устройства вычисления координат. Решение навигационной задачи обеспечивается при приеме сигналов как минимум от двух стационарных маяков, синхронизированных системой единого времени (СЕВ) между собой и с приемником подводного объекта. Электронные копии излучаемых навигационных сигналов и координаты маяков вводят в память устройства вычисления координат на борту объекта навигации.A known method of positioning underwater objects in the deep sea [1]. The method describes the organization of a long-range hydroacoustic navigation system (GANS BD) in the deep sea, in which, to increase the range, hydroacoustic navigation signal emitters are used with emitters (beacons) located near the coast, and complex coded signals of the M-type are used as emitted signals. low frequency sequences. To work according to this method, a receiver of navigation signals is placed on board an underwater object, consisting of an acoustic receiver and an onboard device for calculating coordinates. The solution of the navigation problem is provided by receiving signals from at least two stationary beacons synchronized by the common time system (CTS) with each other and with the receiver of the underwater object. Electronic copies of the emitted navigation signals and the coordinates of the beacons are entered into the memory of the device for calculating coordinates on board the navigation object.
Для повышения точности позиционирования по расчетным дистанциям от установленных маяков обсервацию в ГАНС БД выполняют при выходе подводного объекта на ось подводного звукового канала (ПЗК) [2]. Дистанции определяют путем измерения времени распространения полезного сигнала, в качестве которого выбирают время прихода последнего отклика при корреляционной обработке сигнала с его электронной копией, и уточнения эффективной скорости распространения сигнала в морской среде, которая будет определяться скоростью звука на оси ПЗК и скоростью звука в шельфовой зоне. Для каждого маяка выполняют градуировку района его стационарной установки, в ходе которой определяют размеры шельфовой зоны и эффективную скорость распространения звука в этой зоне в зависимости от сезона года и времени суток по трассе «маяк-граница шельфовой зоны», а данные градуировки записывают в память бортового вычислителя координат объекта. Подводный объект, с размещенным на его борту измерителем скорости звука, выполняет измерение вертикального профиля скорости звука в районе работ, выявляет ПЗК и выходит на его ось для приема сигналов.To improve the accuracy of positioning at the calculated distances from the installed beacons, the observation in the GANS DB is performed when an underwater object enters the axis of the underwater sound channel (USC) [2]. The distances are determined by measuring the propagation time of the useful signal, which is the time of arrival of the last response during the correlation processing of the signal with its electronic copy, and clarifying the effective signal propagation velocity in the marine environment, which will be determined by the sound speed on the USC axis and the sound speed in the shelf zone . For each beacon, the area of its stationary installation is calibrated, during which the dimensions of the shelf zone and the effective speed of sound propagation in this zone are determined depending on the season of the year and the time of day along the route "lighthouse-shelf zone boundary", and the calibration data is recorded in the memory of the onboard object coordinate calculator. An underwater object, with a sound speed meter placed on board, measures the vertical profile of the sound speed in the area of work, detects the PSL and goes to its axis to receive signals.
Известный способ устанавливает организацию гидроакустической навигационной системы и методику ее применения для получения высокой точности позиционирования на большой дальности. В соответствии с этим способом устанавливаются формат, структура и порядок излучения навигационных сигналов, порядок определения времени прихода сигналов при сложном многолучевом распространении, методика расчета эффективной скорости.The known method establishes the organization of the hydroacoustic navigation system and the method of its application to obtain high positioning accuracy over a long range. In accordance with this method, the format, structure and order of the radiation of navigation signals, the procedure for determining the time of arrival of signals in complex multipath propagation, and the method for calculating the effective speed are established.
Однако способ в явном виде не описывает устройств, при применении которых подводные объекты могут быть абонентами развернутой навигационной системы из-за необходимости конструктивного, энергетического и информационного сопряжения приемника навигационных сигналов при его размещении на борту подводного объекта.However, the method does not explicitly describe devices, when using which underwater objects can be subscribers of the deployed navigation system due to the need for constructive, energy and information interface of the navigation signal receiver when it is placed on board the underwater object.
Для создания и производства технического устройства приема сигналов дальней навигации необходим акустический приемник, аналоговые и цифровые средства вычисления координат, функциональные характеристики которых должны соответствовать принятым в ГАНС БД сигналам навигации и управления, быть реализованными на основе использования существующей современной элементной базы и обеспечивать установленные требования по дальности и точности ГАНС БД. Необходимо также разработать комплекс средств программного обеспечения по задачам назначения и интеграции в состав подводного объекта, обеспечить конструктивное исполнение и организацию кабельного интерфейса, требуемые при размещении Бортового блока на подводном объекте, например, АНПА большой автономности.To create and manufacture a technical device for receiving long-range navigation signals, it is necessary to have an acoustic receiver, analog and digital means for calculating coordinates, the functional characteristics of which must correspond to the navigation and control signals adopted in the GANS DB, be implemented based on the use of the existing modern element base and provide the established range requirements and accuracy of GANS DB. It is also necessary to develop a set of software tools for the tasks of assigning and integrating into the composition of an underwater object, to ensure the design and organization of the cable interface required when placing the on-board unit on an underwater object, for example, a long-range AUV.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается предлагаемой полезной моделью, заключается в необходимости создания Бортового блока как комплекса программно-аппаратных средств, выполненных с использованием современной элементной базы, реализующих операции, необходимые для определения координат и приема команд управления подводным объектом в глубоком море с заданными параметрами дальности и точности, обладающих характеристиками обеспечивающими возможность их размещения на борту произвольного подводного объекта, например АНПА большой автономности, при применении подводного объекта в зоне действия развернутой ГАНС БД.The technical problem, the solution of which is provided by the proposed utility model, is the need to create an on-board unit as a set of software and hardware tools made using a modern element base that implements the operations necessary to determine the coordinates and receive control commands for an underwater object in the deep sea with specified range parameters and accuracy, which have characteristics that make it possible to place them on board an arbitrary underwater object, for example, a long-range AUV, when using an underwater object in the coverage area of a deployed GANS DB.
Технический результат полезной модели - создание нового бортового навигационного прибора, обеспеченного необходимыми программно-аппаратными средствами и готового для реализации, интегрированного в бортовую автономную навигационную систему подводного объекта, служащего для периодического определения местоположения по данным развернутой ГАНС БД и их использования для текущей коррекции данных бортовой автономной навигационной системы, а также, при необходимости - для приема команд управления из береговых центров. Полезная модель представляется завершенной конструкцией с электронными блоками и программным обеспечением, полностью подготовленной к установке на борт подводного объекта.The technical result of the utility model is the creation of a new on-board navigation device, provided with the necessary software and hardware and ready for implementation, integrated into the on-board autonomous navigation system of an underwater object, which serves to periodically determine the location according to the data of the deployed GANS DB and use them for the current correction of the data of the on-board autonomous navigation system, as well as, if necessary, for receiving control commands from coastal centers. The utility model is presented as a complete design with electronic units and software, fully prepared for installation on board an underwater object.
Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model
Поставленная задача решается тем, что Бортовой блок, обеспечивающий получение навигационных или информационных сообщений передаваемых кодированными фазоманипулированными сигналами типа М-последовательностей в развернутой навигационной сети ГАНС БД, состоящей из комплекта стационарных низкочастотных излучателей (маяков), синхронизированных системой единого времени между собой и с подводным объектом, и выполняющий вычисление координат подводного объекта с использованием известных координат маяков и рассчитанных дистанций между маяками и подводным объектом по выделенным временам прихода сигналов маяков и величине эффективной скорости звука по всей акустической трассе, размещаемый на подводном объекте, способном выходить в глубоком море на ось подводного звукового канала, принимать навигационные сигналы, вычислять координаты подводного объекта, при этом в электронную память Бортового блока введены координаты гидроакустических маяков и электронных копий излучаемых ими сигналов, а Бортовой блок способен выполнять взаимно корреляционную обработку входного навигационного сигнала и электронных копий излучаемых сигналов и настроен на прием сигналов, излучаемых комплектом маяков или командной информации, и принимающий решения об обнаружении сигналов и времени их распространения, необходимых для расчета текущих координат подводного объекта навигации с использованием данных об эффективной скорости распространения звука, по максимумам корреляционных функций, полученным при взаимно корреляционной обработке, при этом Бортовой блок для определения координат и приема команд управления в ГАНС БД интегрирован в состав подводного объекта и получает от него электропитание и синхронизирующие сигналы системы единого времени, функционально связан с его бортовой системой управления, от которой получает уведомление о выходе объекта на ось подводного звукового канала и данные об измеренной в точке приема величине скорости звука и состоящий изThe problem is solved by the fact that the on-board unit, which provides the receipt of navigation or information messages transmitted by coded phase-shift keying signals of the M-sequence type in the deployed navigation network GANS DB, consisting of a set of stationary low-frequency emitters (beacons) synchronized by a common time system with each other and with an underwater object , and performing the calculation of the coordinates of an underwater object using the known coordinates of the beacons and the calculated distances between the beacons and the underwater object according to the allocated times of arrival of the beacon signals and the value of the effective speed of sound along the entire acoustic path, placed on an underwater object capable of reaching the axis of the underwater sound in the deep sea channel, receive navigation signals, calculate the coordinates of an underwater object, while the electronic memory of the Onboard unit contains the coordinates of hydroacoustic beacons and electronic copies of the signals emitted by them, and the Onboard unit The lock is capable of performing cross-correlation processing of the input navigation signal and electronic copies of the emitted signals and is configured to receive signals emitted by a set of beacons or command information, and makes decisions on the detection of signals and their propagation time, necessary to calculate the current coordinates of an underwater navigation object using data on effective speed of sound propagation, according to the maxima of correlation functions obtained during cross-correlation processing, while the on-board unit for determining coordinates and receiving control commands in the GANS DB is integrated into the underwater object and receives power supply and synchronization signals from the unified time system from it, is functionally connected with its on-board control system, from which it receives notification of the object entering the axis of the underwater sound channel and data on the value of the speed of sound measured at the receiving point and consisting of
- конструкции, включающей цилиндрический герметичный контейнер, с прочностью обеспечивающей работу Бортового блока на предельных глубинах погружения подводного объекта, с установленной на контейнере в цилиндрическом обтекателе ненаправленной приемной антенной - гидрофоном, габариты которой соизмеримы с размерами контейнера, при этом контейнер через герморазъем соединен интерфейсным кабелем с бортовыми системами подводного объекта, контейнер оборудован средствами мягкой установки на корпус объекта с целью уменьшения влияния вибраций на прием низкочастотных сигналов, внутри контейнера размещен узел электроники, имеющий аналоговую и цифровую части;- a structure that includes a cylindrical sealed container, with strength ensuring the operation of the on-board unit at the maximum immersion depths of an underwater object, with an omnidirectional receiving antenna - a hydrophone installed on the container in a cylindrical fairing, the dimensions of which are commensurate with the dimensions of the container, while the container is connected through a pressure-tight connector by an interface cable with on-board systems of an underwater object, the container is equipped with means of soft installation on the body of the object in order to reduce the effect of vibrations on the reception of low-frequency signals, an electronics assembly is located inside the container, having analog and digital parts;
- узла электроники, в аналоговой части оснащенного электронными платами предварительного усиления, фильтрации и аналого-цифрового преобразования, характеристики которых согласованы по чувствительности, частотному и динамическому диапазону с характеристиками антенны и излучаемых сигналов, в качестве которых используются фазоманипулированные сигналы с выбранной низкой частотой несущей, также узел электроники включает цифровую часть с электронной платой программируемой логики с микроконтроллером и содержит в памяти программное обеспечение;- an electronics unit, in the analog part, equipped with electronic pre-amplification, filtering and analog-to-digital conversion boards, the characteristics of which are matched in sensitivity, frequency and dynamic range with the characteristics of the antenna and the emitted signals, which are phase-shift keyed signals with a selected low carrier frequency, also the electronics unit includes a digital part with an electronic programmable logic board with a microcontroller and contains software in memory;
- программное обеспечение в цифровой части узла электроники с функциями корреляционной обработки входных, излучаемых комплектом маяков и их электронных копий из памяти цифровой части узла электроники сигналов; декодирования данных и команд управления, содержащихся в принимаемых сигналах; выработки навигационных данных на основании декодированных данных, регистрации этой информации, информационного сопряжения с бортовой системой управления подводного объекта.- software in the digital part of the electronics unit with the functions of correlation processing of the input signals emitted by the set of beacons and their electronic copies from the memory of the digital part of the signal electronics unit; decoding data and control commands contained in the received signals; generation of navigation data based on the decoded data, registration of this information, information interface with the onboard control system of the underwater object.
При этом в составе системы управления подводного объекта содержатся: модуль управления движением объекта в соответствии с установленными режимами обсервации (выхода на ось ПЗК), модуль СЕВ и модуль регистрации информации и информационного сопряжения с Бортовым блоком ГАНС БД.At the same time, the control system of an underwater object contains: a module for controlling the movement of an object in accordance with the established modes of observation (access to the SVK axis), a SEV module and a module for recording information and information interface with the Onboard unit GANS BD.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 - компоновка и основные конструктивные элементы Бортового блока.Fig. 1 - layout and main structural elements of the onboard unit.
Фиг. 2 - схема структурная Бортового блока, включающая функциональные части устройства, их основные взаимосвязи, а также некоторые модули системы управления подводного объекта и связи с ними частей Бортового блока.Fig. 2 is a block diagram of the onboard unit, including the functional parts of the device, their main interconnections, as well as some modules of the control system of the underwater object and the connections of parts of the onboard unit with them.
Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model
Бортовой блок подводного объекта для определения координат и приема команд управления в ГАНС БД осуществляется следующим образом.The onboard unit of an underwater object for determining the coordinates and receiving control commands in the GANS DB is carried out as follows.
Конструкция Бортового блока (фиг. 1) готова для установки на подводный объект.The design of the onboard unit (Fig. 1) is ready for installation on an underwater object.
На фиг. 1 обозначено следующееIn FIG. 1 indicates the following
1 - ненаправленная приемная антенна – гидрофон;1 - non-directional receiving antenna - hydrophone;
2 - цилиндрический герметичный контейнер;2 - cylindrical sealed container;
3 - узел электроники;3 - electronics assembly;
4 - интерфейсный кабель.4 - interface cable.
На фиг. 2 обозначено следующееIn FIG. 2 indicates the following
5 - бортовой блок;5 - onboard block;
1 - ненаправленная приемная антенна – гидрофон;1 - non-directional receiving antenna - hydrophone;
3 - узел электроники.3 - electronics assembly.
Позиции аналоговой части узла электроники 3.Positions of the analog part of the
6 - плата предварительного усилителя с полосовым фильтром;6 - pre-amplifier board with a band pass filter;
7 - плата сопряжения цифровой обработки сигналов (ЦОС);7 - digital signal processing (DSP) interface board;
8 - 16-ти разрядный АЦП;8 - 16-bit ADC;
9 - Вторичный преобразователь питания.9 - Secondary power converter.
Позиции цифровой части узла электроники 3.Positions of the digital part of the
10 - плата ЦОС;10 - DSP board;
11 - программный модуль корреляционной обработки сигналов;11 - software module for correlation signal processing;
12 - программный модуль декодирования принятых сигналов (данных и команд управления);12 - software module for decoding received signals (data and control commands);
13 - программный модуль выработки навигационных данных;13 - software module for generating navigation data;
14 - программный модуль регистрации информации и информационного сопряжения с системой управления подводного объекта;14 - software module for recording information and information interface with the control system of the underwater object;
15 - программный модуль СЕВ.15 - SEB software module.
Позиции подводного объекта 16.Positions of an
16 - подводный объект;16 - underwater object;
17 - система управления подводного объекта с программными модулями;17 - control system of an underwater object with software modules;
18 - программный модуль поиска оси ПЗК;18 - software module for searching the slam-shut axis;
19 - программный модуль информационного сопряжения с блоком СЕВ подводного объекта;19 - software module for information interfacing with the SEV block of the underwater object;
20 - программный модуль информационного сопряжения с Бортовым блоком ГАНС БД и регистрации информации;20 - software module for information interfacing with the on-board unit GANS DB and information registration;
21 - блок СЕВ подводного объекта;21 - block SEV underwater object;
22 - измеритель скорости звука;22 - sound speed meter;
23 - источник питания подводного объекта.23 - power source of the underwater object.
Ниже представлена реализация Бортового блока для его установки на подводный объект. При этом плата ЦОС цифровой части узла электроники реализована на плате вычислителя DE10-nano Intel SoC Cyclone V, включающей микросхему CYCLONE V SE 5CSEBA6U23I7, в состав которой входят двухъядерный ARM Cortex-А9 процессор 800 МГц и программируемая логическая матрица, работающие в операционной системе реального времени Linux console (kernel 4.5) Intel SoC Cyclone V.Below is the implementation of the onboard unit for its installation on an underwater object. At the same time, the DSP board of the digital part of the electronics assembly is implemented on the DE10-nano Intel SoC Cyclone V computer board, which includes the CYCLONE V SE 5CSEBA6U23I7 chip, which includes a dual-core ARM Cortex-A9 processor 800 MHz and a programmable logic matrix operating in a real-time operating system Linux console (kernel 4.5) Intel SoC Cyclone V.
Программно-аппаратные средства Бортового блока связаны с аппаратурой подводного объекта и решают функциональные задачи, обеспечивающие работу бортового блока как абонентского приемника ГАНС БД.The software and hardware of the on-board unit is connected with the equipment of the underwater object and solves functional tasks that ensure the operation of the on-board unit as a subscriber receiver of the GANS DB.
Бортовой блок для определения координат и приема команд управления работает, например, при установке на АНПА, следующим образом. Устройство устанавливается на борт АНПА и подключается к его электропитанию. В систему управления АНПА интегрируются программные модули управления движением объекта в соответствии с установленными режимами обсервации (выхода на ось ПЗК), модуль СЕВ и модуль регистрации информации и информационного сопряжения с Бортовым блоком ГАНС БД. АНПА выполняет миссию в глубоком море в зоне действия низкочастотных навигационных маяков. Для обсервации АНПА выходит на ось ПЗК и ведет прием сигналов гидрофоном. Сигналы усиливаются, фильтруются, оцифровываются в аналоговой части узла электроники и поступают на платы цифровой части узла электроники для обработки. Цифровая обработка обеспечивается соответствующими функциями программного обеспечения. При этом цифровая часть узла электроники Бортового блока с помощью информационного сопряжения с бортовой системой управления подводного объекта получает необходимый сигнал синхронизации, поступающий с модуля СЕВ подводного объекта, что обеспечивает формирование набора тактируемых и управляющих сигналов для корректного осуществления функции корреляционной обработки входных, излучаемых комплектом маяков и их электронных копий из памяти цифровой части узла электроники сигналов.The onboard unit for determining the coordinates and receiving control commands works, for example, when installed on an AUV, as follows. The device is installed on board the AUV and connected to its power supply. The AUV control system integrates software modules for controlling the movement of an object in accordance with the established modes of observation (access to the PZK axis), the SEV module and the module for recording information and information interface with the Onboard unit GANS DB. The AUV is on a mission in the deep sea within the range of low-frequency navigation beacons. For observation, the AUV goes to the axis of the PZK and receives signals with a hydrophone. The signals are amplified, filtered, digitized in the analog part of the electronics unit and fed to the boards of the digital part of the electronics unit for processing. Digital processing is provided by appropriate software functions. At the same time, the digital part of the electronics unit of the on-board unit, using information interfacing with the on-board control system of the underwater object, receives the necessary synchronization signal coming from the underwater object’s NCS module, which ensures the formation of a set of clocked and control signals for the correct implementation of the function of correlation processing of the input, emitted by the set of beacons and their electronic copies from the memory of the digital part of the signal electronics assembly.
В варианте исполнения плата ЦОС цифровой части узла электроники реализована на плате вычислителя DE10-nano Intel SoC Cyclone V, включающей микросхему CYCLONE V SE 5CSEBA6U23I7, в состав которой входят двухъядерный ARM Cortex-А9 процессор 800 МГц и программируемая логическая матрица, работающие в операционной системе реального времени Linux console (kernel 4.5) Intel SoC Cyclone V.In the embodiment, the DSP board for the digital part of the electronics assembly is implemented on the DE10-nano Intel SoC Cyclone V computer board, which includes the CYCLONE V SE 5CSEBA6U23I7 chip, which includes a dual-core ARM Cortex-A9 processor 800 MHz and a programmable logic matrix operating in a real-world operating system. time Linux console (kernel 4.5) Intel SoC Cyclone V.
В варианте исполнения Бортового блока программными средствами выполняется детектирование пяти установленных псевдослучайных М-последовательностей длительностью 1023 символа служащих для идентификации маяков и передачи информации, определение доплеровского смещения несущей частоты, возникающей при движении объекта, за счет формирования 850 параллельных каналов несущей, определение времен приходов навигационных сигналов в заданном информационном интервале при работе от внутреннего сигнала СЕВ, регистрация данных, поступающих с АЦП и с выхода коррелятора с привязкой к сигналу СЕВ, формирование сигнала «Авария» при срабатывании датчика воды и информационное сопряжение с системой управления подводного объекта. Решение об обнаружении навигационного или информационного сигнала содержит кодовый номер последовательности, частотный сдвиг несущей, возникающий при движении объекта, значение максимума корреляционной функции (фактически отношение сигнал/помеха на выходе блока обработки) и положение максимума на абсолютной шкале времени.In the version of the on-board unit, software detects five established pseudo-random M-sequences with a duration of 1023 symbols that are used to identify beacons and transmit information, determine the Doppler shift of the carrier frequency that occurs when the object moves, by forming 850 parallel carrier channels, determine the times of arrival of navigation signals in a given information interval when operating from the internal SEV signal, recording data coming from the ADC and from the output of the correlator with reference to the SEV signal, generating an “Emergency” signal when the water sensor is triggered and informational interface with the underwater object control system. The decision to detect a navigation or information signal contains a code sequence number, a carrier frequency shift that occurs when the object moves, the value of the maximum of the correlation function (in fact, the signal-to-noise ratio at the output of the processing unit) and the position of the maximum on the absolute time scale.
Предложенный Бортовой блок при его установке на борт произвольного подводного объекта обеспечивает получение навигационных или информационных сообщений, передаваемых кодированными фазоманипулированными сигналами типа М-последовательностей в развернутой навигационной сети, которая при дальности действия до 500 км может охватывать значительную часть морской акватории, например, Японского или Охотского морей. При этом одновременно в акватории может действовать и получать навигационную информацию любое количество подводных объектов, например группировка автономных необитаемых подводных аппаратов.The proposed on-board unit, when installed on board an arbitrary underwater object, provides navigation or information messages transmitted by coded phase-shift keying signals of the M-sequence type in a deployed navigation network, which, with a range of up to 500 km, can cover a significant part of the sea area, for example, Japan or Okhotsk seas. At the same time, any number of underwater objects can act and receive navigation information in the water area at the same time, for example, a grouping of autonomous uninhabited underwater vehicles.
Описанная полезная модель Бортового блока для определения координат и приема команд управления была разработана, установлена на борт АНПА и успешно прошла испытания, подтвердив возможность точного координирования и приема команд управления в ГАНС БД по технологии, описанной в [2] на дальностях 500 км.The described useful model of the onboard unit for determining the coordinates and receiving control commands was developed, installed on board the AUV and successfully tested, confirming the possibility of accurate coordination and reception of control commands in the GANS DB using the technology described in [2] at a distance of 500 km.
Источники информации.Sources of information.
1. Способ позиционирования подводных объектов. Патент РФ №2469346, опубл. 10.12.2012.1. Method of positioning underwater objects. RF patent No. 2469346, publ. 12/10/2012.
2. Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Буренин А.В., Войтенко Е. А., Голов А.А. Экспериментальное тестирование технологии высокоточной подводной акустической дальнометрии // Акустический журнал. Том 64. №2. 2018. С. 191-196.2. Morgunov Yu.N., Bezotvetnykh V.V., Burenin A.V., Voitenko E.A., Golov A.A. Experimental testing of the technology of high-precision underwater acoustic ranging // Acoustic journal. Volume 64. No. 2. 2018. S. 191-196.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU214384U1 true RU214384U1 (en) | 2022-10-25 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275012B1 (en) * | 2000-03-03 | 2010-09-08 | Atlas Elektronik Gmbh | Methods and systems for navigating under water |
| RU2483327C2 (en) * | 2011-08-01 | 2013-05-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Integrated system for navigation and controlling movement for self-contained unmanned underwater vehicles |
| RU161175U1 (en) * | 2015-12-16 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN |
| RU2750550C1 (en) * | 2020-08-06 | 2021-06-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | System of guidance of autonomous underwater vehicle to bottom mooring device |
| RU2767384C1 (en) * | 2021-09-15 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Mobile distributed underwater surveillance system |
| RU2769806C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-04-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Autonomous unmanned underwater vehicle for transmitting information about the state of the submarine |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1275012B1 (en) * | 2000-03-03 | 2010-09-08 | Atlas Elektronik Gmbh | Methods and systems for navigating under water |
| RU2483327C2 (en) * | 2011-08-01 | 2013-05-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Integrated system for navigation and controlling movement for self-contained unmanned underwater vehicles |
| RU161175U1 (en) * | 2015-12-16 | 2016-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | SMALL SIZE AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERGROUND MODULAR DESIGN |
| RU2750550C1 (en) * | 2020-08-06 | 2021-06-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | System of guidance of autonomous underwater vehicle to bottom mooring device |
| RU2769806C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-04-06 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Autonomous unmanned underwater vehicle for transmitting information about the state of the submarine |
| RU2767384C1 (en) * | 2021-09-15 | 2022-03-17 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Mobile distributed underwater surveillance system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100495066C (en) | Underwater GPS positioning navigation method and system without high stable frequency scale | |
| CN203714144U (en) | Buoy device based on acoustics and GPS (global positioning system) intelligent positioning | |
| US10379218B1 (en) | Self-locating system and methods for multistatic active coherent sonar | |
| WO2020005116A1 (en) | Method for locating underwater objects | |
| KR100906362B1 (en) | Underwater Navigation System for a Platoon of Multiple Unmanned Underwater Vehicles Using Range Measurements on Two Reference Stations and Inertial Sensors | |
| JP2008128968A (en) | System and method for underwater positioning | |
| CN110703203A (en) | Underwater pulsed sound positioning system based on multi-acoustic wave glider | |
| JP6255449B1 (en) | Acoustic sounding device, sound sounding method and multi-beam sound sounding device | |
| RU115929U1 (en) | HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR REMOTE MONITORING OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS IN SHALLOW WATER AQUATORIES | |
| CN110294080B (en) | Method for realizing underwater accurate operation by using ultra-short baseline | |
| RU2674404C1 (en) | Method of navigation and positioning of underwater objects in deep-water channel at large distance and system for its implementation | |
| Morgado et al. | Design and experimental evaluation of an integrated USBL/INS system for AUVs | |
| RU2659299C1 (en) | Method and system of navigation of underwater objects | |
| US7362655B1 (en) | Time-synchronous acoustic signal ranging system and method | |
| RU2689281C1 (en) | Method for navigation-information support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle | |
| USH1618H (en) | Coherent arrays of drifting sonobuoys | |
| RU2303275C2 (en) | Method for determination of co-ordinates of submerged objects | |
| JP2002250766A (en) | Method and system for underwater towed body position measurement | |
| Peyronnet et al. | Posidonia 6000: a new long range highly accurate ultra short base line positioning system | |
| RU214384U1 (en) | On-board unit of an underwater object for determining coordinates and receiving control commands in a long-range hydroacoustic navigation system | |
| JP2004245779A (en) | System for determining position of submerging vessel and sonobuoy | |
| JP2018010006A (en) | Echo sounder, echo sounding method, and multi-beam echo sounder | |
| KR100331182B1 (en) | System for locating sound generation source | |
| CN113608168B (en) | Real-time self-calibration system and method for position of underwater sound receiver for water surface movable platform | |
| Odell et al. | A versatile tracking system for AUV testing |