DK163077B - Anlaeg til lokalisering af en lydkilde i et havomraade - Google Patents

Description

DK 163077 B

Opfindelsen angår et anlæg til lokalisering af en lydkilde i et havområde, og af den art, der omfatter mindst tre hydrofon-lytteapparater, hvert med en hydro-fon-modtager og en radiosender forbundet med en antenne, 5 hvilken sender er indrettet til at udsende radiosignaler, der moduleres af lydinformation fra den pågældende hydrofon-modtager, når lytteapparaterne er spredt ud i det havområde, der skal overvåges, en masterstation på kendt geografisk position, og omfattende: 10 (i) radiomodtagemidler til detektering af radiosigna lerne fra lytteapparaterne, (ii) korrelatormidler indrettede til for hvert par af mindst to par af lytteapparater at bestemme den respektive korrelationstidsforsinkelse mellem den lydinfor- 15 mation, der udledes fra de detekterede radiosignaler, der hidrører fra de to sendere i det pågældende par, (iii) behandlingsmidler indrettede til at bestemme positionen af lydkilden på basis af korrelationsforsinkelserne og positionerne af lytteapparaterne.

20 Fra beskrivelsen til US patent nr. 3.723.960 ken der man et anlæg til lokalisering af en lydkilde ved hydrofonaflytning, hvor der anvendes tre hydrofon-transducere, der er forbundet med en masterstation gennem en radioforbindelse. Der foretages korrelation 25 mellem de hos masterstationen modtagne signaler med henblik på identifikation af en fælles lydkilde. Derefter foretages der sammenligning mellem ankomsttiderne for et fra lydkilden ankommende, diskret lydsignal med henblik på bestemmelse af kildens geografiske beliggen-30 hed. En vanskelighed ved dette system er, at man på forhånd og med en vis præcision må kende koordinaterne for hydrofontransducerne, eftersom lydkildens position bestemmes i relation til hydrofonen og den præcision, hvormed kildens position kan bestemmes, afhænger af 35 hydrofonens position.

2

DK 163077 B

Formålet med opfindelsen er at gøre det muligt at overvåge et havområde med henblik på detektering og lokalisering af en lydkilde inden for dette område, hvilken overvågning skal kunne foretages i et vilkårligt ^ havområde, og i forhold til kendte metoder have en forlænget levetid, dvs. kan holdes funktionsdygtig i længere tid med begrænset arbejde for kvalificeret personale og ved hjælp af forenklede og dermed billigere lytteapparater .

10

Dette opnas ved hjælp af et anlæg af den indledningsvis angivne art, hvilket anlæg ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det udover masterstationen — indbefatter mindst to relæstationer på kendte geogra fiske positioner i afstand fra hinanden og fra master-15 stationen, hvilke relæstationer er indrettede til at overføre radiosignalerne fra lytteapparaterne til masterstationen, at hvert lytteapparat indbefatter skifteorganer, der skiftevis aktiveres fra en første tilstand, hvor radiosignalet fra apparatet moduleres af lydinfor- 20 mationen, til en anden tilstand, hvori radiosignalet moduleres med en for det pågældende lytteapparat entydig identitetsinformation, og at behandlingsmidlerne hos masterstationen er indrettede til på basis af den detekterede identitetsinformation og de kendte posi-25 tioner for masterstationen og relæstationerne at bestemme lytteapparaternes geografiske positioner og udnytte disse positioner til at bestemme lydkildens geografiske position.

2ø Dette formål kan også opnås med et anlæg af den indled-' ningsvis angivne art, hvilket anlæg ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det udover masterstationen indbefatter mindst to relæstationer på kendte geografiske positioner i afstand fra hinanden og fra masterstationen, hvilke relæstationer er indrettede til at over-35 føre radiosignalerne fra lytteapparaterne til masterstationen f at masterstationen desuden indbefatter sende- 3

DK 163077 B

midler, indrettede til at udsende aktiveringssignaler, der hvert indeholder identitetsinformation, der entydigt gælder for hver sit lytteapparat, at hvert lytteapparat desuden indbefatter skifteorganer, indrettede 5 til at igangsætte transmissionen af radiosignalerne fra det pågældende lytteapparat, når der modtages et aktiveringssignal, hvis identitetsinformation gælder for dette lytteapparat, og at behandlingsmidlerne hos masterstationen er indrettede til at identificere hvert 10 enkelt lytteapparat på basis af det modtagne radiosignal og identitetsinformationen i det aktiveringssignal, der har bevirket udsendelse af det pågældende radiosignal, og til at bestemme lytteapparaternes geografiske positioner ud fra de repsektive radiosignaler og de 15 kendte positioner af masterstationen og relæstationerne, og til at udnytte de geografiske positioner for at bestemme lydkildens geografiske position.

Opfindelsen giver mulighed for hurtigt at iværksætte en overvågning i et vilkårligt havområde langs en 20 kyst uden at skulle anvende stationære, kostbare apparater. Ved meddelelse om tilstedeværelse af ukendte mål i havområdet anbringes der et eller flere lytteapparater i dette område, hvorpå bestemmelsen af lydkildens position foretages ved radiotransmission fra nogle bestemte 25 lytteapparater, der befinder sig i nærheden af det u-kendte mål. Efter anbringelse af lytteapparaterne på plads og oprettelsen af de fornødne stationære radiostationer, kan hele overvågningsarbejdet udføres ved en hvilken som helst af radiostationerne eller ved en spe-30 ciel vurderingscentral. Overvågningen i henhold til opfindelsen kan derfor udføres med en høj grad af "holdbarhed" ("endurance"). Når man anvender et stort antal af lytteapparater, behøver disse kun en begrænset rækkevidde, hvorfor lytteapparaterne kan være af enkel og 33 billig konstruktion.

For hurtigt at sætte et havområde under overvågning, kan lytteapparaterne anbringes i deres position 4

DK 163077 B

med fly eller helikoptere. I så fald er det hensigtsmæssigt at lade lytteapparaterne indtage arbitære positioner som man ikke kender på forhånd, f.eks. frit flydende, i hvilket tilfælde positionen af hvert lytteappa-5 rat i henhold til en hensigtsmæssig udførelsesform bestemmes ved udnyttelse af differensen i vandretiden for radiobølger fra mindst tre radiostationer, der har kendte positioner.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under 10 henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et overvågningsanlæg, der arbejder efter opfindelsens princip, og som omfatter et stort antal frit flydende lytteapparater og tre stationære radiostationer, hvoraf den ene er masterstationen, medens "•5 de to andre er relæstationer, fig. 2 et blokdiagram over en udførelsesform for et lytteapparat i et anlæg ifølge fig. 1, fig. 3 et forenklet diagram over masterstationens signalbehandlingsdel til bestemmelse af positionen af en 20 lydkilde i forhold til tre valgte lytteapparater, fig. 4 et forenklet diagram over masterstationens signalbehandlingsdel til bestemmelse af positionen af et givet lytteapparat, og fig. 5 viser et forenklet blokdiagram over et 25 lytteapparat, som arbejder med digitaliseret lydsignal.

Det i fig. 1 viste overvågningsanlæg omfatter et antal geografisk fordelte lytteapparater A1, A2 ...

An, der tilsammen dækker et havområde, som skal over-30 våges for den eventuelle tilstedeværelse af lydkilder.

En sådan lydkilde er vist ved U. Afstanden mellem lytteapparaterne afhænger af omstændighederne, og hvis det f.eks. drejer sig om et skærgårdsområde, kan denne afstand være på ca. 5 kilometer. Det antages, at lytte-apparaterne bæres i vandet af frit flydende bøjer.

5

DK 163077 B

Hvert lytteapparat omfatter en hydrofon og en radiosender/modtager med tilhørende antenne. De enkelte lytteapparater identificeres ved en given identifikationsadresse (ID-adresse). En udførelsesform for et lyt-5 teapparat vil blive beskrevet nærmere under henvisning til fig. 2.

I henhold til fig. 1 omfatter overvågningsanlægget yderligere mindst tre radiostationer M1, M2 og M3, hvoraf stationen M1 er masterstationen, medens sta-70 tionerne M2 og M3 er relæstationer. Radiostationerne kan udgøres af stationære udstyr, men der kan også være tale om mobile stationer i den forstand, at de midlertidigt kan placeres forskellige steder i tilknytning til et havområde, der skal overvåges. Under hver måling har 75 radiostationerne faste og kendte positioner. Masterstationen omfatter en sender/modtager til transmission af kontrolinformation til lytteapparaterne og til modtagelse af informationssignaler fra disse apparater og fra relæstationerne. Masterstationen omfatter desuden sig-20 nalbehandlingsmidler til gennemførelse af en hvis tidstro signalbehandling. Gennem et radioled eller på anden måde, kan masterstationen kommunikere med en vurderingscentral EC, hvor den endelige signalbehandling og positionsbestemmelse finder sted. Relæstationerne 25 M2 og M3 kan også omfatte en sender/modtager, og de er indrettet til at modtage visse signaler fra lytteapparaterne og til at genudsende dem til masterstationen over forskellige radiokanaler.

Positionsbestemmelsen finder i princippet sted på 30 følgende måde.

Det antages, at det kun er lytteapparaterne A1, A2 og A3 som befinder sig i den bedste position til lokalisering af lydkilden U, som er aktive. Disse lytteapparater udsender simultant og over hver sin ra-diokanal den detekterede lyd på en bærebølge til master- 6

DK 163077 B

stationen. I masterstationen demoduleres bærebølgen, og de opnåede lydbølger korreleres parvis. Hver korrelation giver en tidsforskel, der repræsenterer en given hyperbel. Den lydkilde, der så befinder sig ved kryds-5 punktet mellem de to opnåede hyperbler (i visse tilfælde kan der teoretisk opnås to krydspunkter, hvoraf det ene imidlertid kan ekskluderes). Ved denne positionsbestemmelse tages der ikke hensyn til forskellen i vandretiden for de forskellige radiobølger, eftersom vandretiden for 1 g lydbølgerne i vandet er væsentligt større end vandretiden for radiobølgerne.

I regelmæssige intervaller afbryder hvert enkelt — lytteapparat sin udsendelse af lydbølger, og den udsen der i stedet for sin ID-adresse over en given radioka-15 nal. Disse ID-adresser føres videre af relæstationerne M2 og M3 over nye radiokanaler. Det antages så, at der på et givet tidspunkt kun er et lytteapparat, f.eks. apparatet A1, der udsender sin ID-adresse. Masterstationen modtager så denne ID-adresse direkte over den ene 20 radiokanal, og den samme adresse gennem stationen M2 over en anden kanal, og gennem stationen M3 over en tredje kanal. Da stationerne M1, M2 og M3 har kendte positioner, kender man vandretiderne mellem M2 og M1 (= t 1) og mellem M3 og M1 (= τ 2). Ved at 25 korrelere ID-signalet direkte fra A1 med det signal, der opnås gennem M2 under kompensering for den kendte vandretid τ 1 opnår man en tidsforskel, der repræsenterer en hyperbel. Ved på tilsvarende måde at korrelere ID-signalet direkte fra Al med det signal, der opnås 30 gennem M3 under kompensering for den kendte vandretid τ 2, opnår man en tidsforskel, der repræsenterer en anden hyperbel. I så fald vil apparatet A1 befinde sig ^ved krydspunktet mellem disse to hyperbler. Lytteapparaterne A2 og A3 lokaliseres derefter på samme måde 35 under de intervaller, hvori de udsender ID-signalet. Når man nu bestemmer positionen af lydkilden U i forhold til 7

DK 163077 B

lytteapparaterne A1, A2 og A3 og positionen af hvert enkelt af disse apparater får man fuld oplysning om den absolutte position af lydkilden U.

Til forklaring af virkemåden angives herefter en 5 tabel, der viser de forskellige signaler, der forekommer i anlægget, idet de givne båndbredder og modulationstyper gælder for en udførelsesform, der som eksempel beskrives nærmere nedenfor.

Signal nr. 1 10 Formål: at udsende lyden fra genstanden til lytte- bøjerne.

Strækning: fra genstand til mindst tre valgte bøjer.

Grundtype: lydbølger i vand.

Spektrum: 10 Hz eller mindre op til 1000 Hz.

. _ Modulation: ingen. Ingen bærebølge

Ί D

Signal nr. 2

Formål: positionsbestemmelse af genstanden i forhold til de valgte bøjer.

Strækning: fra bøjerne til en radiomodtager på land.

Grundtype: radiobølger. Moduleret bærebølge (f.eks.

20 300 MHz).

Spektrum: af størrelsesordenen 10 kHz.

Modulation: underbærebølge, en for hver bøje moduleret med signalet no. 1 på en hovedbærebølge.

Signal nr.3 25 Formål: positionsbestemmelse af bøjer.

Strækning: fra den pågældende bøje til mindst tre ra diomodtagere på land.

Grundtype: radiobølger. Moduleret bærebølge (f.eks.

300 MHz).

Spektrum: f.eks. 1-10 MHz.

30

Modulation: impulsmoduleret nøglesignal.

Notabene: en af landsstationerne kan være mastersta- tionen, idet signalerne fra de to andre modtagere overføres til masterstationen.

Signal nr,4 35 Formål: ordrer til bøjeaktivering; aktivering og kanaludvælgelse.

Strækning: fra en landstation til en bøje (en ad gan gen) .

8

DK 163077 B

Grundtype: radiobølge. Moduleret bærebølge (300 MHz).

Spektrum: afhænger af den fornødne kommando- hastighed; f.eks. 10 kHz, hvis kommandohastigheden skal kunne ænd- 5 res*

Modulation: impulsmoduleret nøglesignal.

Signal nr. 5

Formål: selektiv områdeaktivering.

Strækning: fra tre landstationer til samtlige bøjer indenfor et område, der spe-10 cificeres af signalet.

Grundtype: radiobølger. Moduleret bærebølge (f.eks. 300 MHz).

Spektrum: afhænger af den ønskede nøjagtighed i områdetudvælgelsen; (f.eks. 1-10 MHz) .

15 Modulation: impulsmodulation.

Af denne tabel fremgår det, at det kun er signalerne no. 3 og 5, der er bredbåndede, medens alle de andre signaler har et snævert spektrum, dvs. smal båndbredde. Signalet no. 5, der har relation til område- 20 selektiv aktivering af bøjerne, dvs. aktivering af samtlige bøjer indenfor et valgt område, er indbefattet for fuldstændigheds skyld, men skal ikke omtales nærmere i beskrivelsen. Hvad angår signalet no. 5, kan der henvises til svensk freralæggelsesskrift nr. 435 978,-hvori et 25 eksempel på en sådan områdeselektiv aktivering er beskrevet.

Fig. 2 viser skematisk opbygningen af en udførelsesform for et lytteapparat i form af en bøje indrettet til at være frit flydende i et havområde som skal over-30 vages.

Bøjen omfatter en antenne 10, der holdes flydende på vandoverfladen ved hjælp af et flydelegeme 10a, samt et legeme 11 med en sådan vægt, o.g med et tilkoblingskabel af en sådan længde, at det holdes flyden-35 de i en passende dybde under vandoverfladen. Ved bunden har bøjen en hydrofon 12 til detektering af lydbølger eller trykbølger i vandet.

9

DK 163077 B

Legemet 11 indeholder de elektriske kredse, der indgår i lytteapparatet nemlig en med antennen forbundet sender/modtageenhed 13. På tegningen er enheden vist med en modtager 14 og to separate sendere 15 og 5 16. Senderen 15 er indrettet til at overføre iD-in- formationen til masterstationen og den har en indgang forbundet med et lager 17 gennem en omskifter 18 og en skanderingskreds 19. Lageret 14 indeholder et éntydigt ID-nummer for hvert enkelt lytteapparat, og 10 denne information detekteres og omdannes til seriel form ved hjælp af skanderingskredsen 19. Senderen 16 er indrettet til at overføre en detekteret lyd og den har — en indgang forbundet med hydrofonen 12 gennem en om skifter 20 og en signalkonverter 21. Omskifterne 15 18 og 20 aktiveres synkront mellem en første stil ling I, hvori omskifteren 20 er lukket og omskifteren 18 er åben, og en anden stilling II, hvori omskifteren 18 er lukket og omskifteren 20 er åben. Aktiveringen af omskifterne udføres ved hjælp af en takt-20 giver 22 gennem et drivtrin 23. Tidsstyringen kan foregå således, at omskifterne normalt befinder sig i positionen I og kun skifter over til positionen II i konstante tidsintervaller og for en kort tidsperiode, idet det f.eks. antages, at positionen II hvert tiende 25 sekund holdes i 10 ms. Taktgiverne i de enkelte bøjer kan fungere lidt forskelligt fra hinanden for at forhindre, at flere apparater udsender ID-informationen simultant i en vilkårlig, lang tidsperiode.

Informationsoverføringen gennem senderne 15 og 30 16 sker ved modulation af en HF-bærebølge, idet sen deren 16 er indrettet til at sende over flere forskellige kanaler, medens senderen 15 har sin egen kanal. Den kanal, der anvendes af senderen 16, kan vælges ved hjælp af et styresignal til en styreindgang 35 24. I realiteten er det ikke nødvendigt at have to se parate sendere, idet der kan anvendes en fælles sender i hvilket tilfælde 16 repræsenteres af en given kanal for denne sender. Kanalsepareringen sikres ved, at hver

DK 163077 B

10 kanal har sin bærebølge eller sin underbærebølge på en fælles HF-bærebølge.

Modtageren 14, der også er forbundet med antennen 10 er indrettet til at modtage styreinformation, 5 og den har en udgang forbundet med et register 25 gennem en detektor 26. Styreinformationen kan være formet som et tog af HF-impulser, der repræsenterer en digital meddelelse og i så fald kan registeret 25 være udformet som et skifteregister, der modtager og oplagrer med-10 delelsen. Som et eksempel på, hvorledes en sådan meddelelse kan være udformet, viser fig. 2 et register 25, der består af et antal trin. Et første trin 27 oplagrer en bitsekvens, der repræsenterer ID-nummeret for det lytteapparat, der skal styres. Denne del af skifte-15 registeret er forbundet med en komparator 31, hvis anden indgang modtager information fra ID-lageret 17. Et andet trin 28 oplagrer et ciffer, der repræsenterer en aktiveringsordrer, medens et trin 29 oplagrer et ciffer, der repræsenterer en desaktiveringsordre. Ende-20 lig oplagrer et trin 30 et nummer, der repræsenterer den aktuelle kanal, der skal anvendes. Udgangen på kom-paratoren 31 er forbundet med den ene indgang til en AND-port 32, hvis anden indgang er forbundet med trinnet 28 i skifteregisteret 25. Udgangssignalet 25 fra komparatoren 31 føres også til den ene indgang til en AND-port 33, hvis anden indgang er forbundet med trinnet 29 i registeret 25. Udgangssignalet fra AND-porten .32 føres til en set-styreindgang til en styrbar omskifter 34, medens udgangssignalet fra AND-porten 30 33 er ført til reset-styreindgangen til den samme om skifter. Når der fås et signal fra AND-porten 32 lukkes omskifteren 34 for at forbinde en strømkilde 35 med en blok 36, der repræsenterer de elementer, i senderen, der kræver aktiveringsspænding. Herved aktiveres 35 senderen. Når der er et signal fra AND-porten 33 åbnes omskifteren 34, hvorved senderen desaktiveres. De elementer i modtageren, der kræver aktiveringsspænding er 11

DK 163077 B

vedvarende forbundet med strømkilden og modtageren aktiveres kontinuert. Det sidste trin 30 i skifteregisteret 25 er tilsluttet styreindgangen til senderen 16 gennem en konverter 37 indrettet til at omdanne kanal-5 ciffernummeret i registeret 25 til en passende styrespænding til senderen.

Virkemåden forklares nærmere herefter.

Når et lytteapparat aktiveres udsender masterstationen et impulstog, hvoraf den første del, der når frem 10 til trinnet 27 indeholder ID-nummeret for det pågældende lytteapparat, medens den anden del af impulstoget, der når frem til trinnet 28 repræsenterer aktiverings-— ordren, hvorhos den del af impulstoget, der når frem til trinnet 30 repræsenterer den kanal, der skal væl-15 ges. Senderen aktiveres og den lyd hydrofonen måtte detektere , udsendes over den valgte kanal. Hvert tiende sekund afbrydes udsendelsen af lydinformation og i stedet for udsendes ID-informationen fra lageret 17 over den specielle kanal. Under denne ID-transmission finder 20 positionsbestemmelsen for det pågældende lytteapparat sted. Dette fortsætter indtil masterstationen igen udsender ID-nummeret for det pågældende apparat sammen med et signal, der når frem til trinnet 29 i registeret 25, hvorved senderen desaktiveres.

25 Fig. 3 viser skematisk den signalbehandlende del af modtageren hos masterstationen M1, der sørger for positionsbestemmelse af en lydkilde i forhold til tre valgte lytteapparater. Hvis kanalerne er frekvenskanaler, dvs. en speciel bærebølge eller underbærebølge for 30 hver kanal, består modtageren i princippet af et antal båndpasfiltre, der hvert er afstemt til sin frekvens og med, såfremt der er tale om underbærebølge, et foranliggende filter- og blandingstrin til undertrykkelse af hovedbærebølgen. Fig. 3 viser modtagekanalerne for tre 35 valgte lytteapparater, hvilke kanaler repræsenteres af båndpasfiltrene F1, F2 og F3 med tilhørende detektorer D1, D2 og D3. Detektorerne har forbindelse med 12

DK 163077 B

hver sin udgang 01/ 02 og 03; hvor de respektive kanalers lavfrekvente modulationssignaler opstår. På udgangene 01, 02 og 03 har man således den samme lydinformation, men på forskellige tidspunkter, der af-5 hænger af de forskellige vandretider for lyden i vandet frem til de pågældende lytteapparater (i så fald tages der ikke hensyn til forskellene i vandretid for radiobølgerne i luften). I princippet udføres signalbehandlingen således, at lydsignalerne korreleres par-10 vis med henblik på bestemmelse af deres indbyrdes tidsforskel. Som vist i fig. 3 vil signalerne på udgangene 01 og 02 således kobles til en første korrelator K1 gennem en skiftekreds SW, medens signalerne på udgangene 01 og 03 gennem skiftekredsen SW føres til 15 en anden korrelator. Korrelatoren K1 giver tidsforskellen T1 og korrelatoren K2 giver tidsforskellen T2. Tidsforskellene T1 og T2 repræsenterer hver en hyperbel og lydkilden U befinder sig på det punkt, hvor disse to hyperbler krydser hinanden.

20 Fig. 4 viser skematisk, hvorledes positionen af de forskellige lytteapparater kan bestemmes, idet den viser de fornødne bestanddele hos masterstationen til lokalisering af det første lytteapparat A1 (fig. 1). Lokaliseringen af lytteapparaterne finder som nævnt sted 25 i de korte afbrydelser af lydtransmissionen, når ID-informationen udsendes over en speciel kanal. Det antages, at apparatet A1 på et givet tidspunkt er det eneste der udsender ID-informationen. Denne information udsendes som et impulstog over den givne kanal, dvs. på 30 en given kanalfrekvens, og den genudsendes af de valgte relæstationer M2 og M3 på to andre kanaler. Med henblik på separering af disse signaler indbefatter masterstationen tre båndpasfiltre, et første filter F4 afstemt til den kanalfrekvens, der anvendes af lytteappa-35 ratet A1 (og også af de øvrige lytteapparater) til transmission af sin XD-information samt to filtre F5 og F6, der er afstemt til de kanalfrekvenser til hvil- 13

DK 163077 B

ke nævnte frekvens omsættes hos relæstationerne M2 henholdsvis M3. Filtrene F4, F5 og F6 er forbundet med hver sin detektor D4, D5, D6 med hver sin udgang 04, 05, 06. Over disse udgange er det den 5 samme ID-information, der opstår, nemlig i det foreliggende eksempel ID-adressen for lytteapparatet A1, men med forskellige tidspositioner. I princippet udføres signalbehandlingen til bestemmelse af positionen af apparatet A1 således, at ID-signalerne over disse ud-10 gange sammenlignes parvis efter korrektion for de kendte vandretider fra M2 til M1 og fra M3 til M1, med henblik på bestemmelse af deres indbyrdes tidsforskel, når de ankommer til de respektive stationer M1, M2 og M3. Signalet på den første udgang 04 kobles således 15 til den første indgang til en komparator J1 gennem en tidsforsinkelseskreds B1, der forsinker signalet med den kendte vandretid τ 1 fra M2 til M1, medens signalet på udgangen 05 direkte føres til den anden indgang til komparatoren J1. På tilsvarende måde føres 20 signalet på udgangen 04 til den første indgang til en anden komparator J2 gennem tidsforsinkelseskredsen B2, der forsinker signalet med den kendte vandretid τ 2 fra M3 til M1, medens signalet på udgangen 06 direkte kobles til den anden indgang til komparatoren J2. Kom-25 paratoren J1 afgiver et udgangssignal, der repræsenterer en tidsforskel T3, medens komparatoren J2 afgiver et signal, der repræsenterer en tidsforskel T4. Tidsforskellene T3 og T4 repræsenterer hver en hyperbel og apparatet A1 befinder sig på det punkt, hvor disse 30 hyperbler krydser hinanden. Tidsforskellene T3 og T4 eller muligvis den kalkulerede position oplagres sammen med ID-nummeret hos apparatet A1.

På forskellige efter hinanden følgende tidspunkter, vil den tilsvarende information nå frem fra apparaterne 35 A2 og A3, der lokaliseres på samme måde og med de samme kredse. Hvert tiende sekund vil ID-nummeret fra A1 igen ankomme og den oplagrede information om positionen 14

DK 163077 B

af apparatet opdateres kontinuerligt.

Virkemåden for hele anlægget forklares nærmere herefter.

Efter anbringelse af lytteapparaterne på deres 5 positioner i et havområde, hvor der muligvis findes en lydkilde, og effcer opstilling af de stationære radiostationer M1, M2 og M3, går den første fase ud på en generel opsamling af information for at se, om der er pålidelige indikationer om en lydkilde, i det område 10 der overvåges, og i så fald lydkildens tilnærmede position. Denne informationsindsamlingsfase kan f.eks. gå ud på,at lytteapparaterne kaldes op og aktiveres i successiv rækkefølge. Så snart et lytteapparat aktiveres, vil det udsende den detekterede lyd og sit ID-nummer, hvorved 15 stationens position kan bestemmes. ID-nummeret, positionen og en grov information om detekteret lyd oplagres.

Hvis det nu viser sig, at et antal hosliggende lytteapparater detekterer en lyd, der overskrider en hvis tærskelværdi eller er af lignende karakter, er det kun 20 disse lytteapparater, der aktiveres og målingen af lydkildens position udføres som beskrevet. Med henblik på optimering af informationstransmissionen i relation til den fornødne båndbredde, kan lydsignalerne digitaliseres, og kanalsepareringen opnås ved tidsmultipleks. Fig. 5 25 viser et forenklet blokdiagram over et lytteapparat, der fungerer efter dette princip. Lytteapparaterne (bøjerne) antages at samvirke med et antal stationære radiostationer, hvoraf den ene, nemlig masterstationen, omfatter en præcisionstaktgiver og udsender synkroniserings- eller 30 justeringsimpulser til samtlige bøjer samt en aktiveringsstyreordre til visse udvalgte bøjer. Hver bøje har en modtager 100 og en sender 101. Modtageren 100 er forbundet med en antenne 104 gennem to omskiftere 102 og 103, der normalt befinder sig i den viste stil-35 ling. Senderen 101 kan kortvarigt kobles til antennen 104 gennem de samme omskiftere. Udgangen på modtageren 100 er koblet til tre detektorer, nemlig en ID-detektor 15

DK 163077 B

105/ en kanaldetektor 106 og en synkroniseringsdetektor 107. Synkroniseringsdetektoren 107 styrer en taktgiver 108, hvis udgangssignal i kombination med udgangssignalet fra kanaldetektoren 106 er udformet til 5 styring af en kanaludvælgelseskreds 109. Et lager 110 oplagrer kontinuerligt sampler af det lydsignal, der detekteres af en hydrofon 111, hvilke sampler frembringes ved hjælp af en forstærker 112 og en A/D-konver-ter 1.13. Informationen i lageret 110 føres til ind-10 gangen til senderen 101 gennem en aflæsekreds 114.

Lageret 110 nulstilles ved hjælp af signalet fra synkroniseringsdetektoren 107, medens aflæsekredsen 114 aktiveres af kanaludvælgelseskredsen 109. Denne kreds styrer også omskifteren 103, medens omskifteren 102 15 styres ved hjælp af et signal fra ID-detektoren 105.

Virkemåden forklares nærmere herefter.

I regelmæssige tidsintervaller på f.eks.

0,1 - 10 sekunder ankommer en synkroniserings- eller justeringsimpuls til nulstilling af taktgiverne hos samt-20 lige bøjer. Derfor behøver disse taktgivere ikke at være særligt præcise, og de kan være af billig konstruktion.

Med de antagne, udvidede tidsintervaller, vil forskellen i vandretiden for synkroniseringsimpulsen til de forskellige bøjer være ubetydelig, og det kan antages, at 25 taktgiverne arbejder synkront. Simultant foretages der nulstilling af lageret som har en sådan kapacitet, at det kan oplagre samtlige sampler, der repræsenterer lydsignalet, i hele tidsintervallet mellem to synkimpulser.

Dette tidsinterval mellem to synkimpulser deles op i et 30 antal sub-intervaller, f.eks. 10, der hvert repræsenterer en kanal, og som eksempelvis har en længde på 0,01 - 1 sekund. Til hvert sub-interval er knyttet et kanalnummer 1, 2 ... 10. Når masterstationen ønsker, at en given bøje skal udsende den detekterede lyd, ud-35 sender den først ID-nummeret til bøjen og umiddelbart derefter et signal, der repræsenterer en aktiveringsordre. ID-detektoren 105 i den pågældende bøje reagerer 16

DK 163077 B

og stiller omskifteren 102 om i den anden stilling i forhold til den på tegningen viste. Bøjen er nu aktiveret til transmission. Umiddelbart derefter udsender masterstationen en impulssekvens, der repræsenterer det kanal-5 nummer, der tilordnes bøjen. Denne impulssekvens detekte-res hos kanaldetektoren 106, der styrer kanaludvælgelseskredsen 109, således at denne kreds 109 afgiver et signal, et antal sub-intervaller efter en synkimpuls, hvilket antal er lig med kanalnummeret. Signalet fra 10 kredsen 109 stiller omskifteren 103 i den anden position i forhold til den på tegningen viste, og aktiverer aflæsekredsen 114. Når ·. af læsekredsen 114 modtager — et styresignal, skanderes lageret 110 med høj hastig hed og det samplede lydsignal udsendes i komprimeret 15 form gennem antennen 104 ved modulation på en radiobærebølge i den aktuelle tidskanal. Den samme proces gentages for en anden bøje i en anden kanal. Hos masterstationen og de øvrige stationære radiostationer oplagres kanal/ID-nummer-forholdet. Derfor kan de oplagrede frek-20 venser, der repræsenterer de lydsignaler, der detekte-res af de forskellige bøjer tidsforskydes under hensyntagen til tidspositionerne af de forskellige kanaler og der foretages korrelation på samme måde som beskrevet i det foregående. Om ønsket kan der foretages en yderlige-25 re forskydning med henblik på korrigering for tidsfejl, der skyldes de forskellige vandretider for synkimpulsen til forskellige bøjer.

I stedet for en individuel selektiv aktivering som i de beskrevne udførelsesformer, er det alternativt mu-30 ligt at aktivere lytteapparaterne gruppevis, eksempelvis i afhængighed af deres geografiske position, jf. beskrivelsen til svensk fremlaggelsesskrift nr. 435 978.

Hvis der i nærheden af det område, der skal overvåges findes stationære lytteapparater, er det også mu-35 ligt at anvende disse apparater i kombination med en eller flere frit flydende bøjer, der har radiosendere.

Claims (3)

1. Anlæg til lokalisering af en lydkilde i et havområde, og af den art, der omfatter: - mindst tre hydrofon-lytteapparater (An), hvert 5 med en hvdrofon-modtager (12) og en radiosender (15, 16) forbundet med en antenne (10), hvilken sender er indrettet til at udsende radiosignaler, der moduleres af lydinformation fra den pågældende hydrofon-modtager, når lytteapparaterne er spredt ud i det havområde, der skal 10 overvåges, - en masterstation (Ml) på kendt geografisk position, og omfattende: (i) radiomodtageraidler (F1-F3, D1-D3) til de^ tektering af radiosignalerne fra lytteapparaterne, 15 (ii) korrelationsmidler (K1, K2) indrettede til for hvert par af mindst to par af lytteapparater at bestemme den respektive korrelationstidsforsinkelse mellem den lydinformation, der udledes fra de detekterede radiosignaler, der hidrører fra de to sendere i det på-20 gældende par, (iii) behandlingsmidler indrettede til at bestemme positionen af lydkilden på basis af korrelationstidsforsinkelserne og positionerne af lytteapparaterne, kendetegnet ved, 25. at det udover masterstationen (M1) indbefatter mindst to relæstationer (M2, M3) på kendte geografiske positioner i afstand fra hinanden og fra masterstationen, hvilke relæstationer er indrettede til at overføre radiosignalerne fra lytteapparaterne til masterstatio-30 nen, - at hvert lytteapparat indbefatter skifteorganer (18, 20), der skiftevis aktiveres fra en første tilstand, hvor radiosignalet fra apparatet moduleres af lydinformationen, til en anden tilstand, hvori radiosignalet mo- 35 duleres med en for det pågældende lytteapparat entydig identitetsinformation, og - at behandlingsmidlerne hos masterstationen (Ml) DK 163077 B er indrettede til på basis af den detekterede identitetsinformation og-de, kendte, positioner for masterstationen og relæstationerne at bestemme lytteapparaternes geografiske positioner og udnytte disse positioner 5 til at bestemme lydkildens geografiske position.

2. Anlæg til lokalisering af en lydkilde i et havområde, og af den art, der omfatter: - mindst tre hvdrofon-lytteapparater (An), hvert med en hydrofon-modtager (12) og en radiosender (15, 16) 10 forbundet med en antenne (10), hvilken sender er indrettet til at udsende radiosignaler, der moduleres af lydinformation fra den pågældende hydrofon-modtager, når lytteapparaterne er spredt ud i et havområde, der skal overvåges, 15. en masterstation (M1) på kendt geografisk po sition, og omfattende: (i) radiomodtagemidler (F1-F3, D1-D3) til detektering af radiosignalerne fra lytteapparaterne, (ii) korrelationsmidler (K1, K2) indrettede til 20 for hvert par af mindst to par af lytteapparater at bestemme den respektive korrelationstidsforsinkelse mellem den lydinformation, der udledes fra de detekterede radiosignaler, der hidrører fra de to sendere i det pågældende par, 25 (iii) behandlingsmidler indrettede til at bestem me positionen af lydkilden på basis af korrelationstidsforsinkelserne og positionerne af lytteapparaterne, kendetegnet ved, - at det udover masterstationen (Ml) indbefatter 30 mindst to relæstationer (M2, M3) på kendte geografiske positioner i afstand fra hinanden og fra masterstationen, hvilke relæstationer er indrettede til at overføre radiosignalerne fra lytteapparaterne til masterstationen, 35. at masterstationen (M1) desuden indbefatter sendemidler, indrettede til at udsende aktiveringssignaler, der hvert indeholder identitetsinformation, der entydigt gælder for hver sit lytteapparat, DK 163077 B - at hvert lytteapparat (An) desuden indbefatter skifteorganer (101, 102), indrettede til at igangsætte transmissionen af radiosignalerne fra det pågældende lytteapparat, når der modtages et aktiveringssignal, hvis 5 identitetsinformation gælder for dette lytteapparat, og - at behandlingsmidlerne hos masterstationen (M1) er indrettede til at identificere hvert enkelt lytteapparat på basis af det modtagne radiosignal og identitetsinformationen i det aktiveringssignal, der har bevirket 10 udsendelse af det pågældende radiosignal, og til at bestemme lytteapparaternes geografiske positioner ud fra de respektive radiosignaler og de kendte positioner af masterstationen og relæstationerne, og til at udnytte de geografiske positioner for at bestemme lydkildens 15 geografiske position.

3. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skifteorganerne i hvert lytteapparat indbefatter to omskiftere (18, 20), der synkront kobles sammen for at overføre enten identitetsinformationen eller lydinfor-20 mationen til radiosenderen i det pågældende lytteapparat ved slutning af den ene omskifter og brydning af den anden omskifter.