NL8001092A

NL8001092A - SIGNAL GENERATOR FOR SIMULATING SONAR EKHO FOR AN UNDERWATER SONAR DEVICE.

Info

Publication number: NL8001092A
Application number: NL8001092A
Authority: NL
Original assignee: Ver Flugtechnische Werke
Priority date: 1979-07-19
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1981-01-21
Also published as: DE2929201A1; FR2461961B1; DE2929201C2; GB2054855A; GB2054855B; FR2461961A1

Description

I — * * * X/Sch/lh/7I - * * * X / Sch / lh / 7

Signaalgenerator voor het simuleren van sonarecho's voor een onderwater-sonarinrichting.Signal generator to simulate sonar echoes for an underwater sonar device.

De uitvinding betreft een signaalgenerator voor het simuleren van sonarecho's voor een onderwater-sonarinrichting, die n kanaalversterkers vertoont, voor het overdragen van de tijdens normaal bedrijf door de sonarontvangers 5 op basis van de sonarecho's opgewekte signalen.The invention relates to a signal generator for simulating sonar echoes for an underwater sonar device, which has n channel amplifiers, for transmitting the signals generated during normal operation by the sonar receivers 5 on the basis of the sonar echoes.

Onderwater-sonarinrichtingen zijn apparaten, die met akoustische energie werken en informatie over een bepaald onderwatergebied geven. De akoustische energie wordt daarbij door sonarzenders afgestraald en de door de bodem 10 of voorwerpen gereflecteerde echo's worden met sonarontvangers opgevangen. Na een aansluitende verwerking van de door de sonarontvangers op basis van de sonarecho's opgewekte signalen worden deze voor presentatie van de onderwatersitu-atie aan een weergeefinrichting toegevoerd. Onderwater-sonar-15 inrichtingen zijn derhalve in het bijzonder voor militaire doeleinden geschikt, enwel voor het verzamelen van inlichtingen over de situatie onder water en voor het inleiden van bepaalde offensieve en/of defensieve maatregelen.Underwater sonar devices are devices that work with acoustic energy and provide information about a specific underwater area. The acoustic energy is thereby radiated by sonar transmitters and the echoes reflected by the bottom 10 or objects are collected with sonar receivers. After subsequent processing of the signals generated by the sonar receivers on the basis of the sonar echoes, these are fed to a display device for presentation of the underwater situation. Underwater sonar devices are therefore particularly suitable for military purposes, for gathering information about the underwater situation and for initiating certain offensive and / or defensive measures.

Bij de simulatie van een onderwater-sonarinrichting 20 is het het meest zinvol, de eigenlijke inrichting zoveel mogelijk ongewijzigd te laten en slechts die signalen te simuleren, die de sonarontvangers normaliter op basis van de sonarecho's opwekken. Dit is evenwel niet zeer eenvoudig, aangezien hiervoor een groot aantal bestuurbare signaal-25 generatoren vereist is, teneinde de volgend op de sonarontvangers geschakelde kanaalversterkers met signalen voor het simuleren van de meest uiteenlopende sonarecho's te voeden.When simulating an underwater sonar device 20, it makes the most sense to leave the actual device unchanged as much as possible and simulate only those signals that the sonar receivers normally generate based on the sonar echoes. This is not very simple, however, since it requires a large number of controllable signal generators in order to supply the channel amplifiers connected after the sonar receivers with signals to simulate the most diverse sonar echoes.

De uitvinding stelt zich derhalve ten doel, een 30 signaalgenerator voor het simuleren van sonarecho's voor een onderwater-sonarinrichting te verschaffen. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat de signaalgenerator ann10 92 -2- uit m programmeerbare afzonderlijke generatoren met elk n signaaluitgangen bestaat/ die met elk een bijbehorende ingang van telkens m ingangen vertonende en met hun uitgangen elk een bijbehorende kanaalversterker voedende n sommeer-5 versterkers verbonden zijn.It is therefore an object of the invention to provide a signal generator for simulating sonar echoes for an underwater sonar device. This object is achieved according to the invention in that the signal generator ann10 92 -2- consists of m programmable separate generators with n signal outputs each, each with an associated input of m inputs each and with each outputs supplying an associated channel amplifier. 5 amplifiers are connected.

De signaalgenerator volgens de uitvinding is met betrekkelijk geringe kosten op basis van zijn konstruktie in :staat/ een groot aantal verschillende signalen op te wekken, zodat hiermee de voor het simuleren van een groot *0 gebied van verschillende onderwater-situaties vereiste sonarecho's kunnen worden gesimuleerd. Het is daarbij doelmatig, de afzonderlijke generatoren te konstrueren als sinusgeneratoren, die bij aansturing van een bijbehorende programma-ingang signalen voor alle n signaaluitgangen op-wekken. De opgewekte sinussignalen kunnen daarbij volgens een aantal voordelige uitvoeringsvoorbeelden qua onderlinge fase, qua duur van de amplitude en het opnieuw starten, geprogrammeerd worden, teneinde de meest uiteenlopende sonarecho’s te simuleren.The signal generator according to the invention is capable of generating a large number of different signals at a relatively low cost, so that it can simulate the sonar echoes required to simulate a wide range of different underwater situations. . It is expedient to design the individual generators as sine generators which generate signals for all n signal outputs when an associated program input is actuated. The generated sine signals can be programmed according to a number of advantageous embodiments in terms of mutual phase, in terms of the duration of the amplitude and the restart, in order to simulate the most diverse sonar echoes.

20 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening. Hierin tonen:The invention will now be elucidated with reference to the annexed drawing. Show in this:

Figuur 1 een blokschema van een onderwater-sonar- simulator7Figure 1 shows a block diagram of an underwater sonar simulator7

Figuur 2 een blokschema van de signaalgenerator 25 volgens figuur 1; enFigure 2 shows a block diagram of the signal generator 25 according to Figure 1; and

Figuur 3 een afzonderlijke generator volgens figuur 2.Figure 3 shows a separate generator according to figure 2.

Zoals het blokschema volgens figuur 1 toont, bestaat de onderwater-sonarsimulator uit. een.onderwater-30 sonarinrichting 1 en een signaalsimulator 2. De onderwater-sonarinrichting 1, waarvoor een bekende inrichting kan worden toegepast, bestaat daarbij uit zend- en ontvangstinrichtingen 3, een signaalinterpretatie-apparaat 4 en een zoek- en classificatieweergeefinrichting 5. Voor het simuleren van 35 onderwatersituaties staat de onderwater-sonarinrichting 1 in twee richtingsverbinding met de signaalsimulator 2. Hierbij sturen geselecteerde bedieningscommando's een in de signaalsimulator 2 aanwezig sonar-simulatiemodel 6 aan, 80 0 1 0 92 * t -3- dat op zijn beurt in afhankelijkheid van verdere ter simulatie invoerbare ingangsgrootheden een eveneens in de signaalsimulator 2 aanwezige signaalgenerator 7 aanstuurt.As the block diagram of Figure 1 shows, the underwater sonar simulator consists of. an underwater sonar device 1 and a signal simulator 2. The underwater sonar device 1, for which a known device can be used, consists of transmitting and receiving devices 3, a signal interpretation device 4 and a search and classification display device 5. For the simulating 35 underwater situations, the underwater sonar device 1 is in two-way communication with the signal simulator 2. Selected operating commands thereby control a sonar simulation model 6 present in the signal simulator 2, 80 0 1 0 92 * t -3- which in turn depends on of further input variables that can be input for simulation, controls a signal generator 7 also present in the signal simulator 2.

Deze signaalgenerator 7 vormt het eigenlijke onderwerp van 5 de uitvinding en zal hierna meer in detail worden beschreven.This signal generator 7 forms the actual subject of the invention and will be described in more detail below.

Het blokschema volgens figuur 2 toont de signaalgenerator 7, die uit 10 programmeerbare afzonderlijke generatoren 10 en 15 sommeerversterkers 11 bestaat. Elke afzonderlijke generator 10^, 102' ··· l0m bezit 15 signaaluit-10 gangen, die elk met een bijbehorende ingang van de 10 ingangen vertonende sommeerversterker 11^ verbonden zijn. Zo liggen aan de 10 ingangen van de sommeerversterker H_y resp. de uitgangen -7 van de afzonderlijke generatoren 10^, terwijl met de 10 ingangen van de sommeerversterker 11q resp.The block diagram of Figure 2 shows the signal generator 7, which consists of 10 programmable separate generators 10 and 15 summing amplifiers 11. Each individual generator 10, 10, 10m has 15 signal outputs 10, each of which is connected to an associated summing amplifier 11 1 input. For example, the 10 inputs of the summing amplifier H_y resp. the outputs -7 of the individual generators 10 ^, while with the 10 inputs of the summing amplifier 11q resp.

15 de uitgangen 0 van de 10 afzonderlijke generatoren 10m zijn verbonden. In het getekende voorbeeld loopt het getal m derhalve van m = 1 tot m - 10, terwijl n van n = -7 via n = 0 tot n = +7 loopt, en- derhalve 15 discrete waarden aanneemt.The outputs 0 of the 10 separate generators 10m are connected. Thus, in the example drawn, the number m ranges from m = 1 to m - 10, while n from n = -7 passes through n = 0 to n = +7, and therefore assumes 15 discrete values.

De uitgangen van de 15 sommeerversterkers 11 voeden resp.The outputs of the 15 summing amplifiers 11 supply resp.

20 15 kanaalversterkers van een beschikbare sonarinrichting en simuleren daarmee de tijdens normaal bedrijf door de sonar-ontvangers uit de sonarecho's opgewekte signalen.15 channel amplifiers of an available sonar device and thereby simulate the signals generated by the sonar receivers from the sonar echoes during normal operation.

Zoals uit figuur 2 blijkt, bezit elke afzonderlijke generator 10^ 15 uitgangen, waaraan hij, zoals in figuur 3 25 is weergegeven, bij corresponderende aansturing sinussignalen afgeeft. Voor het starten van de sinussignalen·zijn de afzonderlijke generatoren 10^ voorzien van 4 programmeerbare ingangstrappen 12, 13, 14, 15. De ingangstrap 12 is bestemd voor het beinvloeden van de intensiteit van de signa-30 len, en kan in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld in 8 trappen, corresponderend met drie bits, worden ingesteld.As can be seen from Figure 2, each individual generator has 10-15 outputs, to which, as shown in Figure 3, it outputs sine signals when correspondingly driven. For starting the sine signals, the individual generators 10 ^ are provided with 4 programmable input stages 12, 13, 14, 15. The input stage 12 is intended to influence the intensity of the signals, and in the present exemplary embodiment are set in 8 steps, corresponding to three bits.

Hiermee kan de afstand en de reflectiviteit van een te presenteren object worden gewijzigd en al naar gelang de taakstelling worden gekozen. De ingangstrap 13 bepaald bij 35 zijn aansturing het begintijdstip van de sinussignalen, zodat hiermee de afstand van een gesimuleerde signaalecho kan worden gewijzigd. Het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld vertoont een programmering met 8 bits, corresponderend met ftΠ 0 1 0 92 -4- 256 afstandstrappen. Met de verder aanwezige ingangstrap 14 wordt de duur van de gestarte sinussignalen bepaald, waarbij een programmering van eveneens 8 bits, corresponderend met 256 trappen, mogelijk is. De tenslotte nog aanwezige in-5 gangstrap 15 wijzigt bij zijn aansturing de relatieve fasen van de sinussignalen in onderling gelijke mate. De programmering is daarbij binnen 6 bits, corresponderend met 64 trappen, mogelijk, zodat sonarecho's bij een rondom-afstraling, dat wil zeggen van -180° tot +180°, met onderlinge 10 afstanden van 5,63° kunnen worden gesimuleerd. Uit figuur 3 blijkt, dat de faseposities van de opgewekte sinussignalen onderlinge konstante afstanden vertonen.This allows the distance and reflectivity of an object to be presented to be changed and chosen depending on the task. The input stage 13 determines at its control the start time of the sine signals, so that the distance of a simulated signal echo can thereby be changed. The present exemplary embodiment shows an 8-bit programming, corresponding to distance steps. The duration of the started sine signals is determined with the input stage 14 further present, which also allows programming of 8 bits, corresponding to 256 stages. The input stage 15, which is still present, modifies the relative phases of the sine signals in their control by the same amount. Programming is then possible within 6 bits, corresponding to 64 stages, so that sonar echoes can be simulated with a spacing of around 180 ° to + 180 °, with mutual distances of 5.63 °. It can be seen from Figure 3 that the phase positions of the generated sine signals have constant mutual distances.

De signaalgenerator 7 volgens de uitvinding maakt een presentatie van 10 sonarecho's op de zoek- en classifi-15 catieweergeefinrichting 5 mogelijk. Voor een werkelijkheidsgetrouwe simulatie van onderwater-situaties is.dit evenwel te gering. Voor het verhogen van de te presenteren sonarecho's worden derhalve.de gesimuleerde echosignalen slechts voor een fraktie aan de zoek-, en classificatie-inrichting 20 5 toegevoerd, terwijl de rest met opnieuw opgewekte sonar echo's van de signaalgenerator verzorgd wordt. Hierbij is zinvol gebleken, de indicatievlakken van de zoek- en classificatie-inrichting . 5 in meerdere stroken in te delen, en deze indeling te koppelen met de bereikomschakeling. De 25 hierna volgende tabel-toont daarbij de bij het uitvoerings-voorbeeld volgens de uitvinding gekozen indeling en de daarmee te presenteren echo's.The signal generator 7 according to the invention allows a presentation of 10 sonar echoes on the search and classification display 5. However, this is too small for a realistic simulation of underwater situations. Therefore, in order to increase the sonar echoes to be presented, the simulated echo signals are supplied to the search and classification device only for one fraction, while the remainder is provided with re-generated sonar echoes from the signal generator. It turned out to be useful here, the indication areas of the search and classification system. 5 can be divided into several strips, and this layout can be linked to the range switchover. The table below shows the division chosen in the exemplary embodiment according to the invention and the echoes to be presented therewith.

Bereik (yard) Aantal strokèn Max. aantal af- 3q zonderlijke echo's 150 10 100 300 20 200 450 30 300 600 40 400 35Range (yard) Number of strips Max. number of individual echoes 150 10 100 300 20 200 450 30 300 600 40 400 35

De signaalgenerator 7 volgens de uitvinding kan door een corresponderende programmabesturing voor het presenteren van realistisch onderwater-situaties worden toe- 800 1 0 92 -5- gepast. Daarbij kunnen de grootte en de struktuur van gesimuleerde objecten door een aantal rechtstreeks naast elkaar gerangschikte afzonderlijke echo's worden bepaalt.The signal generator 7 according to the invention can be used by a corresponding program controller to present realistic underwater situations. The size and structure of simulated objects can be determined by a number of separate echoes arranged directly next to each other.

Het aantal afzonderlijke echo's hangt daarbij af van de 5 zichthoek, waaronder.het object in werkelijkheid door de sonarzender wordt aangestraald en van het oplossend vermogen van de echopresentatie. Daaruit volgt, -dat een gesimuleerd doelobject bij grote afstand door bijvoorbeeld 1 puntecho en bij geringe afstand door meerdere punten kan worden ge-10 presenteerd. Aan de signaalgenerator 7 kan daarbij ook nog een ruisgenerator zijn toegevoegd, teneinde eventueel door ruisverstoorde sonarecho’s werkelijkheidsgetrouw te simuleren. Deze doelstellingen en de daartoe bestemde sonar-echo's kunnen worden bereikt resp. opgewekt door een corre-15 sponderende programmasturing van de signaalgenerator 7, waarbij als oplossend vermogen een hoek geldt, waarbij twee in werkelijkheid aanwezige objecten nog juist als twee gescheiden echo’s kunnen worden herkend en derhalve gesimuleerd. De signaalgenerator volgens de uitvinding is derhalve 20 door corresponderende programmasturing in staat, te voldoen aan de vele eisen en is derhalve excellent geschikt, bedienend personeel op te leiden tot het bedienen van onderwater-sonarinrichtingen, zonder dat daartoe werkelijke inrichtingen gebruikt behoeven te worden.The number of individual echoes depends on the viewing angle at which the object is actually irradiated by the sonar transmitter and on the resolution of the echo presentation. It follows that a simulated target object can be presented at a great distance by, for example, 1 point echo and at a small distance by several points. A noise generator may also be added to the signal generator 7, in order to simulate realistically any noise-disturbed sonar echoes. These objectives and the intended sonar echoes can be achieved, respectively. generated by a corre sponding program control of the signal generator 7, whereby the angle of resolution is the resolving power, whereby two objects actually present can still be recognized as two separate echoes and therefore simulated. The signal generator according to the invention is therefore able, by corresponding program control, to meet the many requirements and is therefore excellently suited to train operating personnel to operate underwater sonar devices, without having to use actual devices for this purpose.

80 0 1 0 9280 0 1 0 92

Claims

1. Signal generator for simulating sonar echoes for an underwater sonar device having n channel amplifiers for transmitting the signals generated by the sonar receivers from the sonar echoes 5 during normal operation, characterized in that the signal generator. (7) consists of m programmable individual generators (10m) with n signal outputs each, which each have an associated input of m inputs each and which each have an associated channel amplifier supplying n soxn amplifiers (11). n

Signal generator according to claim 1, characterized in that the individual generators (10m) generate sinusoidal signals for all n signal outputs upon corresponding control of a programmable input stage (13).

Signal generator according to claim 1 or 2, characterized in that the programmable input stage (13), upon corresponding output, determines the start time of the signal generation and thus the removal of a sonar echo from the sonar receiver.

Signal generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the amplitude of the sine signals generated by the individual generators (10 ^) for simulating sonar echoes of different intensities are variable by controlling a programmable input stage (12).

Signal generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the duration. of the sine signals generated by the 30 individual generators (10m) is variable by driving an input stage (14) to simulate point and / or line echoes.

Signal generator according to one of the preceding claims, characterized in that the relative phases of the sine signals which can be output at the signal outputs of the individual generators for simulating an incident angle of a sonar echo by controlling a programmable input stage (15) with mutually equal distances.

Signal generator according to any one of the preceding 5 claims, characterized in that the frequency of the sine signals generated by the individual generators (10 ^) corresponds to the frequency of an operating condition of the underwater sonar device and preferably has a value of 100 kHz.

8. Signal generator according to one. previous claims, characterized in that, for simulating an operating state with a sonar frequency of 300 kHz, larger phase shifts between the generated sine signals correspond while maintaining the frequency of 100 kHz.

Signal generator according to one of the preceding claims, characterized in that a controllable noise generator is added to the signal generator (7), which, depending on the control, influences the generated sine signals for simulating noise-influenced sonar echoes. 800 1 0 92