Устройство для имитации отраженных эхосигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическииРеспублик и 943764(23) Приоритет Опубликовано 15,07.82, Бюллетень26 аа делам вэабаетевий и отарцткй(53) УДК 681. ,333(088. 8) Дата опубликования описания 17,07.82) Авторыизобретения В. Н, Истомин и В. П. Путистнн укторское и тпенного объе Бентральное проектно-кбюро Всесоюзного рыбопр) Заявнтел ЙСТВО ДЛЯ ИИТАБ ЭХОСИГН АЛОТРАЖЕННЫХ54) У го цомтщратора, второюпочен к выхощий вход кото)е щими входаьятора. ментов И, с п Изобретение относится к области мо-.депирования и может быть использованов тренажерных комплексах и в устройствах, моделирующих движение судов,Известно, вычислительное устройстводпя индикатора истинного движения су 5довой раднопокационной станции, содержащее датчик скорости, координатор,синусно-косннусный потенпиометр, двигатели, тахогенераторы, усилитель С 13Недостатком известного устройства1 Оявляется невозможность. имитации посьяии и приема гищюакустических сигналов,Наиболее близким по техничесиой15сушности к предложенному являетсяустройство дпя моделирования рельефадна, содержащее носитель информации оРельефе дна, блоки считывания, преобразователи напряжение - частота, Индикатор, регистратор 2 1 .Недостатком известного устройстваявляется невозможность имитации измнения положения антенны гндролока 2Бель изобретения - повышение точности имитации еПоставпенная цепь достигается тем, чго в устройство дпя имитации отраженных эхосигналов, содержащее сумматор, преобразователи напряжения в частоту, первый реверсщщый счетчик, цифро-аналсв овые преобразователи, дополнительно введены первый и второй элементы И, интегратор, второй реверсивнйй счет ак, компаратор, первый и второй РетМстрыф причем выходы первого и второго Ретистров соединены соответственно с ыф овными входами первого и втосивных счет ахов, выходы которь через соответствутсаае щифро-аз логовые преобразователи подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с первым входомй вход которого подду интегратора 1 управляютюго соединен с управляюпервого и второго элеервыми управлякицими вхо510 3 94 дами реверсивных счетчиков и является синхронизируюшим входом устройства, первый информационный вход задания составляющей скорости устройства через первый преобразователь напряжения в частоту соединен с информационным входом первого элемента И, выход которого подключен к второму управляющему вхо-, ду первого реверсивного счетчика, второй информационный вход задания составляющей скорости устройства через второй преобразователь напряжения в частоту соединен с информационным входом второго элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу второго реверсивного счетчика, третий информационный вход задания составляющей скорости и информационный вход задания максимальной глубины соединены соответственно с информационным входом интегратора и стретьим входом сумматора, третьи управляющие входы реверсивных счегчиков являются соответственно входами управления реверсом реверсивных счетчиков устройства.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.Устройство содержит регистры 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и 4, цифроаналоговые преобразователи 5 и 6, сумматор 7, компаратор 8, интегратор 9, элементы И 10 и 11, преобразователи напряжения в частоту 12 и 13, Каждый цифро-аналоговый преобразователь содержит, например, блок ключей 14, резистивную матрицу 15.Устройство работает следующим образом.Поверхность дна задается двумя координатными осями Х и У и определяется разрядностью регистров 1 н 2, Причем координата У соответствует направлению на север и является осью, от которой производится отсчет углов разворота антенны гидролокатора в горизонтальной плоскости. Максимальная глубина моря в данном квадрате задается напряжением 05, поступающим на вход сумматора 7. Реверсивный двоичный счетчик 3 имеет разрядность равную И, которая определяет размер периодически повторяемых участков дна по оси Х, имеющих одинаковый характер изменения рельефа, (И -1) разряд реверсивного счетчика 3 . подключается каждый. соответственно к входам двух одинаковых ключей К+ 1( , .)(К 2( ) н открыВает их слн на выходе данного разряда стоит 3764 4"1. Последний разряд счетчика 3 подключен к входам трех ключей К,мК причем если на выходе последнего разряда установилась "1", то открываются ключи К и К, а ключ К, закрывается и наоборот. На вторые входы ключей КК, , 1 поступает положительное йапРЯжение (+Оо) чеРез ключ К 5,а на вторые входы ключей К 1 " К 2 и- подается отрицательное порное напряжение (-Оор ) через ключ К иг. Прн накоплении реверсивным счетчиком 3 числа меньше 2(и -1) положительное опорное напряжение (ф Ооп.) через открьггый ключ К и сосгветствуюшие открытые ключи К,2 КК (,поступает на резисторы й" 2 и-) резистивной матрицы. Отрйцателное Опорное напряжение (-000 ) на резистивную матрицу не поступает, так как ключ К при этом закрыт. Сопротивление резисторов матрицы К Р подобрано так, что при линейном увеличении числа, записываемого в счетчике, положительное напряжение на выходе матрицы увеличивается не по линейному закону, а имеет неравномерно нарастающий характер. При установке ( и -1) разрядов счетчика 3 в едиьи рюе состояние с выхода матршы 15 снимается максимальная амплитуда положительного напряжения, С приходом и -го импульса все (и -1) разряды счетчика переходят в состояние "О, а разряд и переходит в состояние 1. При этом все ключи Км Кы " К 4(и ) Кйи 1 закры ваются и открывается ключ Кд, через который положительное опорное напряжение (+Зоп) поступает на резистор К,резистивной матрицы 15. Сопротивление резистора и подбирается таким, чтобы напряжение на выходе матрицы при этом было таким же, как и в случае нахождения в единичном сосотянии (И -1) разряда счетчика. При дальнейшем увеличении числа, записываемого в счетчик 3, через открытый ключ К,и соответствуюшие открытые ключи К+,ф К(и 1), на входы резистОров матри цы 11 " (и-) поступает отрицательное опорнре напряжение. Положительное опорное напряжение на резисторы й 2К 2 1 не поступает, так как ключ К находится в закрытом состоянии.Сопротивления резисторов й" К (и 1) выбираются также из условия задания нелинейного изменения напряжения на 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55та в любой точке квадрата в зависимости от координаты данной точки.Вектор скорости рвспространення зондирующего импульса Ч раскладывается на две составляюшие - Ч и Ч.Вектор О равен скорости распространения зондирующего импульса в вертикальной плоскости.Вектор Ч, равен скорости распространения зондирующего импульса в гори зонтальной плоскости.В момент посылки зондирующего импульса сигналом синхронизации запускается интегратор 9, на вход которого подается напряжение, пропорциональное величине вектора й . Напряжение на выходе интегратора определяет путь 5 пройденный зондирующим импульсом в вертикапьной плоскости за какое-го время 1 от момента посылки, т.е. где К - постоянный коэффициент.Это напряжение подается на вход компаратора 8, на другой вход которого подается напряжение с выхода сумматора 7. К моменту посылки зондирующего импульса сигналом синхронизации в счет.чики 3 и 4 записываются коды координат судна Хи У, и с выхода сумматора 7 снимается напряжение, соответствующее глубине места под судном.В момент посылки зондирующего импульса сигналом синхронизации открываются ключи 10 и 11 на входы счетчиков 3 и 4 с преобразователей напряжения в частоту 12 и 13 поступают соответственно импульсы с частотой, соответствующей скорости распространения зондирующего импульса в горизонтальной плоскости Чу, разложенной ка составляющие Ц, и , по осям промысло вого квадрата. При этом с выхода сумматора 7 снимается напряжение, изменяющееся во времени в соответствии с изменением глубины места под условной точкой, движущейся по поверхности моря в направлении распространения зондирующего импульса со скоростью, пропорциональной горизонтальной составляющей скорости распространении зондирующего импульса Оу), В какой-то момент времени напряжение на выходе интегратора 9 сравнивается с напряжением на выходе сумматора 7 и при этом компаратор 8 изменяет выходной уровень. В моменты смены уровней компаратора 8 5 О 4.376 1 6выходе матрицы 15. Таким образом,прн записи в счетчик числа большего2 (И -1) напряжение на выходе матрицы 15 уменьшается по нелинейному закону. Когда все разряды счетчика устанавливаются в единичное состояние, т,е.отрицательным опорным напряжением-Ооп) запитаны все резисторы К,рК 1) н положительным напряжением1+Ооп) запитан РезистоР й., на выхоДе 1 Оматрицы напряжение отсутствует, чтодостигается подбором резисторов. Послепереполнения счетчика иа выходе матрицы 15 опять будет положительное напряжение соответствующее состоянию 1 5счетчика 3.Таким образом, каждому состояниюсчет апса соответствует строго определенное напряжение на выходе матрицы.Если на вход счетчика подаются импульсы различной частоты следования, то свыхода матрицы 15 снимается напряжение, изменяющееся во времени пропорционально входной частоте и с периодичностью, определяемой разрядкостью счет 25чика. Начальная амплитуда изменяющегося во времени рельефа определяется начальным состоянием счетчика 3, котороезадается из резистора 1 сигналом синхронизации через установочные входысчетчика перед циклом поступления счетных импульсов на вход счетчика 3, Разрядность регистра 1 выше разрядностиреверсивного счетчика 3, и выходы первых и разрядов регистра 1 подсоединеныЭ 5к установочным входам реверсивногосчетчика 3, Поэтому разрядность счетчика опредепяет дтительность периодически повторяемых участок с Одинаковымхарактером рельефа дна, а разрядность40регистра 1 определяет количество такихповторяемых участков и размер промыслового квадрата по данной оси.Таким же образом задается рельефдна и по координате У, характер которого задается подбором резисторов резис 45тивной матрицы цифро аналогового пробразователч 6, а размер периодическиповторяемых участков, их количество иразмер промыслового квадрата по этойоси определяется разрядностью счегчика 504 и регистра 2,Напряжения с выходов цифро-аналоговых преобразователей 5 и 6 поступаютна вычитаюшие входы сумматора 7, гдеони вычитаются из напряжения О, пропорционального диапазону глубины, и свыхода сумматора 7 снимаегся напряжение, которое соответствует глубине мео943764 7напряжение на выходе интегратора 9,соответствующее пути, пройденному зондирующим импульсом в вертикальнойплоскости, равно56 =О=кч т,где Г - время от момента посылки зондирующего импульса до момента срабатывания компаратора.10В момент времени Т с выхода сумматора 7 снимается напряжение, соотвеъстиующее глубине места в точке, которая зондируется импульсом гидропокатора, так как ее координаты определяютсявыражениемХ =х +Чт,, =У +ч,т,где Х и У координаты точки морсТ 1кого дна, зондируемыегидропокатором.Таким образом, время Т соответствует времени от момента посылки зондирующего импульса до момента прихода его 25в определенную точку морского дна, изначит время от момента посылки зондирующего импульса до момента сравнения компаратора 8 пропорционально дальности до грунта в данный момент времени. В зависимости от направления разворота антенны 1 идропокатора координатыХ 1.У. могут увеличиваться илиже уменьшаться. Поэтому на входы счетчиков 3 и 4 поступают сягналы управления реверсом, которые переключаютсчетчики в режим сумчяирования или жевычитания в зависимости от угла разворота антенны гидролокатора в горизонтальНОй плОскОсти и От курса судна, Если 40скорость распространения зондирующегоимпульса в водной среде райна Ч, то навход интегратора 9 подается напряжение0 = Ч Ми", где ) - угол разворота антенны гидропокатора в вертикальной 45ппоскости. На .вход преобразователя 12подается напряжение Ох = ММи софу,где- угол разворота антенны гидролокатора в горизонтальной плоскости,Отсчитанной от оси У. На вход преобразователя 13 подается напряжение 0 == Ч соСо;рТаким образом, предлагаемое устройство благодаря наличию новых блоков исвязей между ними позволяет считывать,55смоделированный рельеф морского днапри движении судна в пределах квадратас любым курсом и любым углом разворота антенны гйдролокатора,8Характер рельефа дна н его .амплитуду можно изменить с помошью регулировки сопротивлений резисторов реэистнвныхматриц н опорных напряжений+Ооп И-Оор.формула изобретенияУстройство. для имитации отраженныхэхосигналов, содержащее сумматор, преобразователи напряжения в частоту, первый реверсивный счетчик, цнфро-аналоговые преобразователи, о т л и ч а ю -ш е е с я тем, что, с целью повышенияточности имитации, в устройство дополнительно введены первый и второй элементы И, интегратор, второй реверснвныйсчетчик, компаратор, первый и второйрегистры, причем выходы первого и второго регистров соединены соответственнос информационными входами первого ивторого реверсявных счетчиков, выходыкоторых через соответствуюшие цифроаналоговые преобразователи подключенык первому и второму входам сумматора,выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которогоподключен к .выходу интегратора, управляющий вход которого соединен с управ-пяюшими входами первого и второго элементов И, с первыми управляющими входами реверсивных счетчиков и являетсясинхрониэируюшим входом устройства,первый информационный вход заданиясоставляющей скорости устройства черезпервый преобразователь .напряжения вчастоту соединен с информационным входом первого элемента И, выход которогоподключен к второму управляющему входу первого реверсявного счетчика, второйинформационный вход задания составляющей скорости устройства через второйпреобразователь напряжения в частотусоединен с информационным входом второго элемента И, выход которого подипочен к второму управляющему входувторого реверсявного счетчика, третийинформационный вход задания составляющей скорости и информационный входзадания максимальной глубины соединенысоответственно с информационным входоминтегратора и с третьим входом сумматора, третьи управляющие входы реверсивных счетчиков являются соответственновходами управления реверсом редерсивных счетчиков устройства.Ис;точники информации,прыитые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 481050, кл. 006 б 7/78, 1975.2. Авторское свидетельство СССР