RU2691212C1 - Method of positioning underwater objects - Google Patents
Method of positioning underwater objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691212C1 RU2691212C1 RU2018122869A RU2018122869A RU2691212C1 RU 2691212 C1 RU2691212 C1 RU 2691212C1 RU 2018122869 A RU2018122869 A RU 2018122869A RU 2018122869 A RU2018122869 A RU 2018122869A RU 2691212 C1 RU2691212 C1 RU 2691212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydroacoustic
- buoys
- sonar
- signal
- underwater object
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение. The technical field to which the invention relates .
Данное изобретение относится к способам позиционирования подводных объектов, а именно к способам, при которых принимают посредством расположенных на гидроакустических буях приемников сигналы со спутников, определяют координаты гидроакустических буев, синхронизируют часы всех гидроакустических буев, передают данные о местоположении указанных гидроакустических буев, принимают сигналы с помощью расположенного на подводном объекте приемника гидроакустических сигналов, определяют координаты подводного объекта с помощью вычислительного модуля. Данное решение может быть использовано при одновременном определении географического положения неограниченного числа подводных мобильных объектов, дистанционно управляемых подводных аппаратов, водолазов, морских животных и т.д. в процессе движения.This invention relates to methods for positioning underwater objects, and in particular to methods that receive signals from satellites located on hydroacoustic buoys, determine the coordinates of hydroacoustic buoys, synchronize the clocks of all hydroacoustic buoys, transmit data on the location of said hydroacoustic buoys, receive signals using located on the underwater object receiver sonar signals, determine the coordinates of the underwater object using the calculator th module. This solution can be used while simultaneously determining the geographical location of an unlimited number of underwater mobile objects, remotely controlled underwater vehicles, divers, marine animals, etc. in the process of movement.
В данном описании использованы следующие термины:The following terms are used in this description:
Гидроакустический буй — свободно плавающий или установленный на якоре буй, предназначенный для излучения и/или приёма и ретрансляции по радиоканалу гидроакустических сигналов. Hydroacoustic buoy - free-floating or anchored buoy designed to emit and / or receive and relay radio signals of hydroacoustic signals.
Уровень техники.The level of technology.
Существуют способы позиционирования подводных объектов, которые заключаются в определении координат подводных объектов. Для этого известны три типа систем определения координат подводных объектов в гидроакустике, отличающиеся друг от друга размерами измерительных баз, представляющие собой расстояния между гидроакустическими антеннами. Это системы УКБ (Ультра-короткобазисные, USBL, ultra-short baseline), КБ (короткобазисные, SBL, short baseline) и ДБ (длиннобазисные, LBL, long baseline). Наиболее близкими по своим характеристикам к заявленному решению являются длиннобазисные системы, однако, в данном изобретении предлагается синтез короткобазисной и длиннобазисной систем, когда опорные точки (гидроакустические буи) располагаются на значительном удалении друг от друга, образуя длинную навигационную базу, но определение местоположения позиционируемого объекта производится разностно-дальномерным способом, как преимущественно в короткобазисных системах. There are ways of positioning underwater objects, which consist in determining the coordinates of underwater objects. For this, three types of systems for determining the coordinates of underwater objects in hydroacoustic are known, differing from each other in the size of the measurement bases, which are the distances between hydroacoustic antennas. These are the UCB systems (Ultra-short baseline, USBL, ultra-short baseline), KB (short baseline, SBL, short baseline) and DB (long baseline, LBL, long baseline). The most similar in terms of their characteristics to the claimed solution are long-base systems, however, this invention proposes a synthesis of short-base and long base systems when the reference points (hydroacoustic buoys) are located at a considerable distance from each other, forming a long navigation base, but determining the position of the positionable object difference-distance method, as mainly in short base systems.
Достоинствами такого способа являются, во-первых, возможность одновременного позиционирования неограниченного числа объектов, а во-вторых, возможность реализовать на позиционируемом объекте полностью пассивный режим, когда для определения собственного местоположения ему достаточно только принимать сигналы гидроакустических буев, декодировать координаты гидроакустических буев и сигналов и по разностям времен прихода сигналов определять собственное географическое положение. The advantages of this method are, firstly, the possibility of simultaneous positioning of an unlimited number of objects, and secondly, the ability to realize a completely passive mode on a positioned object, when it only needs to receive signals from hydroacoustic buoys, decode coordinates of hydroacoustic buoys and signals, and based on differences in arrival times of signals, determine your own geographical location.
Из уровня техники известен способ позиционирования подводных объектов, при котором принимают посредством расположенных на гидроакустических буях приемников сигналы со спутников, определяют координаты гидроакустических буев посредством вычислительных модулей гидроакустических буев, синхронизируют часы всех гидроакустических буев по спутниковой навигационной системе, передают данные о местоположении указанных гидроакустических буев и их идентификационные данные в виде гидроакустических сигналов, излучаемых передатчиками гидроакустических буев, принимают сигналы с помощью расположенного на подводном объекте приемника гидроакустических сигналов, определяют координаты подводного объекта с помощью вычислительного модуля подводного объекта по задержке времени приема гидроакустических сигналов от гидроакустических буев, местоположение которых известно.The prior art describes a method for positioning underwater objects, in which signals are received from satellites located on hydroacoustic buoys, coordinates of hydroacoustic buoys are determined by means of computational modules of hydroacoustic buoys; their identification data in the form of hydroacoustic signals emitted by the transmitters bushy buoys, receive signals using a hydroacoustic signal receiver located on an underwater object, determine the coordinates of the underwater object using a computational module of the underwater object by delaying the time for receiving hydroacoustic signals from sonar buoys whose location is known.
См патент на изобретение № 2599902, опубликован в 2016 году.See patent for invention № 2599902, published in 2016.
Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения.This method is the closest to the technical essence and the achieved technical result and selected for the prototype of the present invention.
Недостатком этого прототипа является его невысокая точность навигации, то есть определения координат подводных объектов. Это связано с тем, что:The disadvantage of this prototype is its low accuracy of navigation, that is, the determination of the coordinates of underwater objects. This is due to the fact that:
- происходит потеря точности при работе вне базы (фигуры гидроакустических буев), - there is a loss of accuracy when working outside the base (hydroacoustic buoys),
- невозможно покрыть гидроакустическими буями любую акваторию, с обеспечением работы внутри базы всегда, с сохранением высокой точности позиционирования на всем полигоне работ. - it is impossible to cover any water area with hydroacoustic buoys, with always ensuring work inside the base, with preservation of high positioning accuracy throughout the whole work site.
- дополнительно нет возможности передать команды телеуправления на подводный объект. - in addition there is no possibility to transfer remote control commands to an underwater object.
- требуется точная настройка базовых линий, поскольку координаты буев фиксируются приемником глобальной спутниковой навигационной системы и соответственно уменьшается погрешность определения координат из-за неточной установки гидроакустических буев.- requires precise adjustment of the base lines, since the coordinates of the buoys are fixed by the receiver of the global satellite navigation system and, accordingly, the error in determining the coordinates is reduced due to inaccurate installation of hydroacoustic buoys.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ позиционирования подводных объектов, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение точности позиционирования подводных объектов. Based on this original observation, the present invention mainly aims to propose a method for positioning underwater objects, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely to improve the accuracy of positioning of underwater objects.
Для достижения этой цели способ навигации подводных объектов характеризуется по существу тем, что дополнительно способ включает в себя следующие этапы: To achieve this goal, the method of navigating underwater objects is characterized essentially by the fact that additionally the method includes the following steps:
используют по меньшей мере три гидроакустических буя,use at least three sonar buoys,
при помощи первого гидроакустического буя передают первый запросный гидроакустический сигнал маяку-ответчику подводного объекта, находящегося под поверхностью воды,using the first sonar buoy transmit the first request sonar signal to the beacon-responder of the underwater object under the surface of the water,
фиксируют момент начала передачи первого запросного гидроакустического сигнала с привязкой ко времени, получаемого по спутниковому навигационному сигналу, fix the moment of the beginning of the transmission of the first query sonar signal with reference to the time received by the satellite navigation signal,
передают как минимум это зафиксированное время по радиоканалу, при помощи передатчика первого гидроакустического буя,transmit at least this fixed time over the air, using the transmitter of the first hydroacoustic buoy,
приемниками второго и третьего гидроакустических буев принимают это зафиксированное время, the receivers of the second and third sonar buoys take this fixed time,
принимают первый запросный сигнал первого гидроакустического буя маяком-ответчиком подводного объекта, находящегося под поверхностью воды, receive the first request signal of the first sonar buoy beacon responder underwater object, located under the surface of the water,
определяют время прихода первого гидроакустического запросного сигнала по часам маяка-ответчика подводного объекта, не синхронизированным с часами буев, determine the time of arrival of the first hydroacoustic request signal at the clock of the beacon-responder of the underwater object, not synchronized with the clock of the buoys,
формируют ответный сигнал и передают его через фиксированное время после момента прихода первого запросного сигнала, form a response signal and transmit it at a fixed time after the moment of arrival of the first request signal,
ответный гидроакустический сигнал принимают как минимум тремя гидроакустическими буями, hydroacoustic response signal is received by at least three hydroacoustic buoys,
первый гидроакустический буй, передавший первый запрос и принявший ответ по гидроакустическому каналу непосредственно определяет наклонную дальность по времени распространения сигнала, так как передавший первый запрос первый гидроакустический буй дублирует по радиоканалу время передачи первого сигнала и свои абсолютные географические координаты, а часы всех буев синхронизированы по спутниковой навигационной системе, The first sonar buoy that transmitted the first request and received a response via the hydroacoustic channel directly determines the slope of the signal propagation time, since the first sonar buoy that transmitted the first request duplicates its initial geographical coordinates over the radio channel, and the clocks of all buoys are synchronized via satellite navigation system
первый гидроакустический буй передает определенную дальность по радиоканалу, the first hydroacoustic buoy transmits a certain range over the radio channel,
на втором и третьем гидроакустических буях определяют время прихода ответного сигнала маяка-ответчика подводного объекта, принимают по радиоканалу наклонную дальность от запросившего буя до маяка-ответчика подводного объекта, определяют наклонные дальности от маяка-ответчика до каждого из второго и третьего гидроакустических буев, on the second and third sonar buoys determine the time of arrival of the response signal of the beacon-responder of the underwater object, receive a slant range over the radio channel from the requested buoy to the beacon-responder of the underwater object, determine the slant range from the beacon-responder to each of the second and third hydroacoustic buoys,
по полученным как минимум трем дистанциям от опорных точек гидроакустических буев с известными координатами до искомой точки - маяка-ответчика подводного объекта - определяют координаты подводного объекта.obtained at least three distances from the reference points of hydroacoustic buoys with known coordinates to the desired point - the beacon of the underwater object's responder - determine the coordinates of the underwater object.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность повышения точности навигации путем вычисления координат по трем дистанциям от опорных точек гидроакустических буев с известными координатами до искомой точки.Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to increase the accuracy of navigation by calculating the coordinates at three distances from the reference points of sonar buoys with known coordinates to the desired point.
Существует возможный вариант изобретения, в котором формируют запросный сигнал, который содержит код, определяющий перечень данных, которые должны быть переданы в ответном сигнале.There is a possible variant of the invention in which a request signal is formed, which contains a code defining a list of data to be transmitted in the response signal.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность запрашивать дополнительные данные, которые должны быть переданы в ответном сигнале. Например, это может одно или несколько из: глубина ответчика, гидростатическое давление, температура окружающей среды, состояние источника питания ответчика и т.п.Due to this advantageous characteristic, it is possible to request additional data that must be transmitted in the response signal. For example, it may be one or more of: transponder depth, hydrostatic pressure, ambient temperature, state of the transponder power supply, and the like.
Существует еще один возможный вариант изобретения, в котором формируют ответный сигнал, который включает в себя данные о глубине подводного объекта, что позволяет повысить точность определения его местоположения в трехмерном пространстве.There is another possible variant of the invention in which a response signal is formed, which includes data on the depth of the underwater object, which allows to increase the accuracy of determining its location in three-dimensional space.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность повысить точность определения местоположения подводного объекта в трехмерном пространстве, так как данные о глубине непосредственно могут быть измерены с высокой точностью. Due to this advantageous characteristic, it is possible to improve the accuracy of determining the location of the underwater object in three-dimensional space, since the depth data can be directly measured with high accuracy.
Существует также и такой вариант изобретения, в котором формируют ответный сигнал, который включает в себя данные о температуре окружающей воды подводного объекта, что позволяет более точно определить скорость звука, соответственно и наклонную дальность до ответчика.There is also a variant of the invention in which a response signal is formed, which includes data on the ambient water temperature of the underwater object, which allows one to more accurately determine the speed of sound, respectively, and the slant range to the transponder.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность повысить точность определения его местоположения в трехмерном пространстве, так как данные о температуре окружающей воды позволяют точнее рассчитать скорость звука в воде, соответственно расстояние (наклонную дальность).Due to this advantageous characteristic, it is possible to improve the accuracy of determining its location in three-dimensional space, since the data on the temperature of the surrounding water allows us to more accurately calculate the speed of sound in water, respectively, the distance (slant range).
Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для способов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения в отношении способа. Кроме того, данное решение неочевидно для специалиста в данной области, The set of essential features of the invention is not known from the prior art for methods of similar purpose, which allows to make a conclusion on compliance with the criterion "novelty" for the invention in relation to the method. In addition, this solution is not obvious to a person skilled in the art,
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:Other distinctive features and advantages of this invention clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:
- фигура 1 изображает функциональную схему системы навигации подводных объектов, согласно изобретению,- figure 1 depicts the functional diagram of the navigation system of underwater objects, according to the invention,
- фигура 2 схематично изображает этапы способа навигации подводных объектов, согласно изобретению.- figure 2 schematically depicts the steps of a method of navigating underwater objects, according to the invention.
Согласно фигуре 1 система навигации подводных объектов включает в себя гидроакустические буи 1, обозначены как 1А, 1В, 1С, имеющие приемник 11 сигналов со спутников 2, соединенный с вычислительным модулем 12 гидроакустического буя, который соединен с передатчиком 13 гидроакустических сигналов, содержащих данные о местоположении указанных гидроакустических буев и их идентификационные данные. According to FIG. 1, the underwater objects navigation system includes
Система также включает в себя расположенный на подводном объекте 3 маяк-ответчик подводного объекта 31 гидроакустических сигналов с указанных гидроакустических буев 1, соединенный с вычислительным модулем 32 подводного объекта, который соединен с датчиком глубины 33 подводного объекта и датчиком температуры 34 окружающей воды. The system also includes a beacon responder of an
В системе должно быть использовано как минимум три гидроакустических буя 1. At least three
На фигуре 1 дополнительно позицией 4 обозначена граница жидкой и атмосферной сред, пунктирами – распространение сигналов от гидроакустических буев до приемника подводного объекта. In figure 1, additionally,
На антеннах гидроакустических буев могут быть установлены датчики давления, а также датчики давления могут быть установлены в крышках гидроакустических буев.Pressure transducers can be installed on hydroacoustic buoy antennas, and pressure transducers can be installed in hydroacoustic buoys.
Осуществление изобретения. The implementation of the invention.
Способ позиционирования подводных объектов работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения.The method of positioning underwater objects works as follows. Let us give the most comprehensive example of the implementation of the invention. Bearing in mind that this example does not limit the application of the invention.
Согласно фигуре 2:According to figure 2:
Этап А1. Предварительно на поверхности воды устанавливают по меньшей мере три гидроакустических навигационных буя 1А, 1В, 1С, имеющие каждый приемник 11 сигналов со спутников 2, соединенный с вычислительным модулем 12 гидроакустического буя, который соединен с передатчиком 13 гидроакустических сигналов, содержащих данные о местоположении указанных гидроакустических буев 1 и их идентификационные данные. Stage A1. Pre-installed on the surface of the water at least three
Этап А2. Принимают посредством расположенных на гидроакустических буях 1 приемников 11 сигналы со спутников 2.Stage A2. Accepted by
Этап А3. Определяют координаты гидроакустических буев 1А, 1В, 1С посредством вычислительных модулей 12 гидроакустических буев,Stage A3. The coordinates of the
Этап А4. Синхронизируют часы всех гидроакустических буев 1А, 1В, 1С по спутниковой навигационной системе.Stage A4. Synchronize the clocks of all sonar buoys 1A, 1B, 1C using a satellite navigation system.
Этап А5. Передают при помощи первого гидроакустического буя 1А передают первый запросный гидроакустический сигнал маяку-ответчику 31 подводного объекта, находящегося под поверхностью воды.Stage A5. Transmit using the
Этап А6. Фиксируют момент начала передачи первого запросного гидроакустического сигнала с привязкой ко времени, получаемого по спутниковому навигационному сигналу.Stage A6. Record the moment of the beginning of the transfer of the first query sonar signal with reference to the time received by the satellite navigation signal.
Этап А7. Передают как минимум это зафиксированное время по радиоканалу, при помощи передатчика первого гидроакустического буя 1А.Stage A7. At a minimum, this fixed time is transmitted over the radio channel, using the transmitter of the first
Этап А8. Приемниками второго 1В и третьего 1С гидроакустических буев принимают это зафиксированное время.Stage A8. Receivers of the second 1B and third 1C sonar buoys receive this fixed time.
Этап А9. Принимают первый запросный сигнал первого гидроакустического буя 1А маяком-ответчиком 31 подводного объекта, находящегося под поверхностью воды.Stage A9. Take the first request signal of the first
Этап А10. Определяют время прихода первого гидроакустического запросного сигнала по часам маяка-ответчика 31 подводного объекта, не синхронизированным с часами буев.Stage A10. The time of arrival of the first hydroacoustic request signal is determined by the beacon-
Этап А11. Формируют ответный сигнал и передают его через фиксированное время после момента прихода первого запросного сигнала.Stage A11. Form the response signal and transmit it through a fixed time after the moment of arrival of the first request signal.
Этап А12. Ответный гидроакустический сигнал принимают как минимум тремя гидроакустическими буями1А, 1В, 1С. Stage A12. A hydroacoustic response signal is received by at least three hydroacoustic buoys1A, 1B, 1C.
Этап А13. Первый гидроакустический буй 1А, передавший первый запрос и принявший ответ по гидроакустическому каналу непосредственно определяет наклонную дальность по времени распространения сигнала, так как передавший первый запрос первый гидроакустический буй дублирует по радиоканалу время передачи первого сигнала и свои абсолютные географические координаты, а часы всех буев синхронизированы по спутниковой навигационной системе.Stage A13. The
Этап А14. Первый гидроакустический буй 1А передает определенную дальность по радиоканалу.Stage A14. The
Этап А15. На втором и третьем гидроакустических буях 1В и 1С определяют время прихода ответного сигнала маяка-ответчика 31 подводного объекта, принимают по радиоканалу наклонную дальность от запросившего буя до маяка-ответчика подводного объекта, определяют наклонные дальности от маяка-ответчика до каждого из второго и третьего гидроакустических буев 1В и 1С.Stage A15. On the second and third sonar buoys 1B and 1C determine the time of arrival of the response signal of the beacon-
Этап А16. По полученным как минимум трем дистанциям от опорных точек гидроакустических буев 1А, 1В и 1С с известными координатами до искомой точки - маяка-ответчика 31 подводного объекта - определяют координаты подводного объекта.Stage A16. According to the obtained at least three distances from the reference points of sonar buoys 1A, 1B and 1C with known coordinates to the desired point - the beacon-
Этап А17. Опционально формируют ответный сигнал, который включает в себя данные о глубине подводного объекта, что позволяет повысить точность определения его местоположения в трехмерном пространствеStage A17. Optionally, a response signal is generated, which includes data on the depth of the underwater object, which allows to improve the accuracy of determining its location in three-dimensional space
Этап А18. Опционально формируют ответный сигнал, который включает в себя данные о температуре окружающей воды подводного объекта, что позволяет более точно определить скорость звука, соответственно и наклонную дальность до ответчика.Stage A18. Optionally, a response signal is generated, which includes data on the ambient water temperature of the underwater object, which allows you to more accurately determine the speed of sound, respectively, and the slant range to the transponder.
Последовательность этапов является примерной и позволяет переставлять, убавлять, добавлять или производить некоторые операции одновременно без потери возможности обеспечивать навигацию подводных объектов. The sequence of stages is approximate and allows you to rearrange, reduce, add or perform some operations simultaneously without losing the ability to provide navigation of underwater objects.
Промышленная применимость.Industrial Applicability.
Предлагаемый способ позиционирования подводных объектов может быть осуществлены специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения. The proposed method of positioning underwater objects can be carried out by a specialist in practice and in implementation ensures the implementation of the stated purpose, which allows to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец системы позиционирования подводных объектов. Он состоял из трех гидроакустических буев и трех маяков-ответчиков, были проведены испытания при следующих параметрах системы:In accordance with the proposed invention, a prototype of a system for positioning underwater objects was made. It consisted of three sonar buoys and three responder beacons, and tests were carried out with the following system parameters:
- гидроакустические буи располагались в квадрате 1500х1500 метров,- hydroacoustic buoys located in a square of 1500x1500 meters,
- каждый приемник был выполнен в виде отдельного автономного устройства,- each receiver was designed as a separate autonomous device,
- приемники были жестко зафиксированы на разных удалениях от буев (внутри квадрата) и на разных глубинах: 5, 8 и 17 метров. Длительность проведения эксперимента составила 2.5 часа,- the receivers were rigidly fixed at different distances from the buoys (inside the square) and at different depths: 5, 8 and 17 meters. The duration of the experiment was 2.5 hours,
- частота обновления навигационных данных составила 0.25 Гц (1 раз в 4 секунды) для каждого маяка-ответчика;- the frequency of updating the navigation data was 0.25 Hz (1 every 4 seconds) for each responding beacon;
Место проведения испытаний: устье реки «Пичуга», Волгоградская область. Максимальная глубина водоема: 25 метров, песчано-илистое дно.Test location: the mouth of the river "Pichuga", Volgograd region. The maximum depth of the reservoir: 25 meters, sandy-silty bottom.
Испытания опытного образца системы позиционирования подводных объектов показали, что она обеспечивает возможность:Tests of the prototype of the underwater objects positioning system have shown that it provides the ability to:
- точного определения координат подводного объекта, а именно долготы и широты по полученным сигналам, в частности среднеквадратичное отклонение географической позиции в метрах составило 0.30 метров по результатам для трех маяков-ответчиков, работающих непрерывно в течение 2.5 часов.- accurate determination of the coordinates of the underwater object, namely, the longitude and latitude of the received signals, in particular, the standard deviation of the geographical position in meters was 0.30 meters based on the results for three responder beacons operating continuously for 2.5 hours.
- не требуется точной настройки базовых линий, поскольку координаты буев фиксируются приемником глобальной спутниковой навигационной системы и соответственно уменьшается погрешность определения координат из-за неточной установки гидроакустических буев;- there is no need to fine-tune the base lines, since the coordinates of the buoys are fixed by the receiver of the global satellite navigation system and, accordingly, the error in determining the coordinates is reduced due to inaccurate installation of hydroacoustic buoys;
- поскольку от ответчика требуется передать как минимум свою глубину, значительно сокращается объем передаваемых по гидроакустическому каналу данных.- since the respondent is required to transmit at least its depth, the volume of data transmitted through the hydroacoustic channel is significantly reduced.
Все это позволяет значительно повысить точность навигации подводных объектов. All this allows to significantly improve the accuracy of navigation of underwater objects.
Дополнительным полезным техническим результатом заявленного изобретения является то, что оно позволяет повышает точность в случае если в данной системе на антеннах буев установлены датчики давления, а также датчики давления есть в крышках буев. Это происходит благодаря тому, что, во-первых, постоянно учитывается изменение атмосферного давления и точнее определяется глубина, а во-вторых, если в той системе глубина антенн буев бралась исходя из длин кабелей, то здесь она непосредственно измеряется, что также повышает точность (антенну может немного наклонять течением и она всплывает).An additional useful technical result of the claimed invention is that it allows for increased accuracy if pressure sensors are installed on buoy antennas in this system, and there are pressure sensors in buoy caps. This is due to the fact that, firstly, the change in atmospheric pressure is constantly taken into account and the depth is determined more accurately, and secondly, if the buoy antenna depth in that system was taken from cable lengths, it is directly measured here, which also improves accuracy ( the antenna may tilt a little over and it pops up).
Данные о глубине маяка-ответчика позволяют обеспечить точное решение и решать плоскую задачу, так как глубины погружения гидроакустических антенн буев известны и можно из наклонной дальности между каждым буем и маяком-ответчиком определить проекцию этой дальности на поверхность воды.The data on the depth of the responder beacon allows us to provide an exact solution and solve a flat problem, since the depths of the submersible hydroacoustic antenna of the buoys are known and it is possible to determine the projection of this distance onto the surface of the water from the slant range between each buoy and the respondent beacon.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача – повышение точности навигации подводных объектов, а также обеспечение навигации во время информационного обмена при работе с большим числом адресованных подводных объектов, в частности, при обеспечении функционирования так называемых подводных беспроводных сетей сенсоров.Thus, in this invention, the goal has been achieved - improving the accuracy of navigation of underwater objects, as well as providing navigation during information exchange when working with a large number of addressed underwater objects, in particular, while ensuring the functioning of the so-called underwater wireless sensor networks.
Claims (24)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122869A RU2691212C1 (en) | 2018-06-24 | 2018-06-24 | Method of positioning underwater objects |
| PCT/RU2019/050077 WO2020005116A1 (en) | 2018-06-24 | 2019-06-06 | Method for locating underwater objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018122869A RU2691212C1 (en) | 2018-06-24 | 2018-06-24 | Method of positioning underwater objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691212C1 true RU2691212C1 (en) | 2019-06-11 |
Family
ID=66947396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018122869A RU2691212C1 (en) | 2018-06-24 | 2018-06-24 | Method of positioning underwater objects |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691212C1 (en) |
| WO (1) | WO2020005116A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752018C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method for determining coordinates of underwater object in shelf-deep sea transition zone |
| CN113983931A (en) * | 2021-11-02 | 2022-01-28 | 中国船舶科学研究中心 | Underwater positioning device of desilting robot for test pool and use method |
| CN114089280A (en) * | 2021-10-27 | 2022-02-25 | 山东科技大学 | Buoy-based LBL/USBL mixed baseline cooperative target underwater positioning method |
| CN115015839A (en) * | 2022-08-10 | 2022-09-06 | 中国海洋大学 | Passive positioning system for underwater target in shallow sea |
| RU2790529C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Method for hydroacoustic positioning of an autonomous uninhabited underwater apparatus |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456803B (en) * | 2019-08-22 | 2023-04-18 | 嘉兴中科声学科技有限公司 | Sound beacon, sound beacon control device and application method thereof |
| CN111948685B (en) * | 2020-06-19 | 2024-02-13 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | Buoy-based combined baseline underwater sound positioning method |
| CN112433241A (en) * | 2020-11-09 | 2021-03-02 | 天津大学 | Submersible vehicle positioning method based on buoy |
| CN112540340B (en) * | 2020-11-26 | 2024-04-30 | 博雅工道（北京）机器人科技有限公司 | Precision error compensation method and self-calibration acoustic beacon positioning device based on same |
| CN113038366B (en) * | 2021-02-26 | 2022-08-19 | 深圳市智慧海洋科技有限公司 | Underwater positioning method, underwater positioning system and storage medium |
| CN113093108B (en) * | 2021-03-18 | 2022-12-27 | 天津大学 | Method and device for inverting long/ultra-short baseline for self-positioning and navigation of underwater target |
| CN113686385B (en) * | 2021-08-25 | 2023-08-18 | 哈尔滨工程大学 | Multi-band submarine ground reference station |
| CN114018252B (en) * | 2021-10-24 | 2024-01-30 | 西北工业大学 | Autonomous underwater vehicle positioning method based on water buoy |
| CN114545467B (en) * | 2022-02-22 | 2024-06-07 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | Cross-domain combined lifesaving positioning device and lifesaving method |
| CN115390012B (en) * | 2022-10-28 | 2023-01-24 | 国家深海基地管理中心 | Multi-transponder coordinate measuring method, device and system for HOV (Hov) accurate positioning |
| CN115685165A (en) * | 2022-10-31 | 2023-02-03 | 浙江大学 | Method and device for calibrating installation deviation of three-dimensional array ultra-short baseline positioning system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5331602A (en) * | 1993-04-26 | 1994-07-19 | Hughes Aircraft Company | Acoustic navigation and diving information system and method |
| RU2225991C2 (en) * | 2001-12-24 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Navigation sonar to illuminate near situation |
| RU2515179C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-10 | Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" | Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions |
| RU2561012C1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | System for determining and monitoring location of underwater object |
| RU2599902C1 (en) * | 2015-09-08 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория подводной связи и навигации" | Method of navigating underwater objects and system for its implementation |
-
2018
- 2018-06-24 RU RU2018122869A patent/RU2691212C1/en active
-
2019
- 2019-06-06 WO PCT/RU2019/050077 patent/WO2020005116A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5331602A (en) * | 1993-04-26 | 1994-07-19 | Hughes Aircraft Company | Acoustic navigation and diving information system and method |
| RU2225991C2 (en) * | 2001-12-24 | 2004-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Navigation sonar to illuminate near situation |
| RU2515179C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-10 | Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" | Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions |
| RU2561012C1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | System for determining and monitoring location of underwater object |
| RU2599902C1 (en) * | 2015-09-08 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория подводной связи и навигации" | Method of navigating underwater objects and system for its implementation |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752018C1 (en) * | 2021-02-02 | 2021-07-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Method for determining coordinates of underwater object in shelf-deep sea transition zone |
| CN114089280A (en) * | 2021-10-27 | 2022-02-25 | 山东科技大学 | Buoy-based LBL/USBL mixed baseline cooperative target underwater positioning method |
| CN114089280B (en) * | 2021-10-27 | 2024-05-07 | 山东科技大学 | Buoy-based LBL/USBL hybrid baseline cooperative target underwater positioning method |
| CN113983931A (en) * | 2021-11-02 | 2022-01-28 | 中国船舶科学研究中心 | Underwater positioning device of desilting robot for test pool and use method |
| CN113983931B (en) * | 2021-11-02 | 2023-05-23 | 中国船舶科学研究中心 | Underwater positioning device of dredging robot for test pool and use method |
| RU2790529C1 (en) * | 2022-04-12 | 2023-02-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (СибГУТИ) | Method for hydroacoustic positioning of an autonomous uninhabited underwater apparatus |
| CN115015839A (en) * | 2022-08-10 | 2022-09-06 | 中国海洋大学 | Passive positioning system for underwater target in shallow sea |
| RU2800186C1 (en) * | 2023-02-17 | 2023-07-19 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method for calibrating log installed on underwater vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020005116A1 (en) | 2020-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691212C1 (en) | Method of positioning underwater objects | |
| RU2599902C1 (en) | Method of navigating underwater objects and system for its implementation | |
| US7512036B2 (en) | Underwater acoustic positioning system and method | |
| US9372255B2 (en) | Determining a position of a submersible vehicle within a body of water | |
| US9791538B2 (en) | Ocean-deployed subsurface sensor location positioning system | |
| US7362653B2 (en) | Underwater geopositioning methods and apparatus | |
| CN105793725B (en) | Underwater tracking system | |
| RU2437114C1 (en) | System for determining coordinates of underwater objects | |
| RU2659299C1 (en) | Method and system of navigation of underwater objects | |
| CN110703203A (en) | Underwater pulsed sound positioning system based on multi-acoustic wave glider | |
| JP2018204970A (en) | Underwater acoustic positioning system and method | |
| KR101015039B1 (en) | Underwater position finding system and method | |
| US7362655B1 (en) | Time-synchronous acoustic signal ranging system and method | |
| RU2303275C2 (en) | Method for determination of co-ordinates of submerged objects | |
| RU2691217C1 (en) | Method of positioning underwater objects | |
| JPH08248114A (en) | Method for measuring locating of underwater running body | |
| RU2568071C1 (en) | Hydroacoustic positioning system | |
| RU2624980C1 (en) | Hydroacoustic rho-rho navigation system | |
| RU2792922C1 (en) | Method for positioning an autonomous underwater vehicle in the deep sea | |
| McCoy et al. | JANUS: Lingua franca | |
| RU2703806C1 (en) | On-board system of unmanned aerial vehicle (uav) with autonomous correction of coordinates | |
| RU2717578C1 (en) | Method of determining geographic coordinates of an underwater object | |
| McCartney | Underwater acoustic positioning systems: state of the art and applications in deep water | |
| Wu et al. | Underwater Long Baseline Localization based on Doppler Measurements for a Fast-Moving Underwater Vehicle | |
| Asada et al. | Navigation system using seafloor geodetic mirror transponders and full-swath mapping system with synthetic aperture and triangle-arrayed interferometry techniques for autonomous underwater vehicle |