DE2742629A1

DE2742629A1 - Seitwaerts blickendes sonar-geraet

Info

Publication number: DE2742629A1
Application number: DE19772742629
Authority: DE
Inventors: George A Gilmour
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-09-27
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1978-03-30
Also published as: JPS6140944B2; FR2365808B1; GB1592276A; CA1075803A; FR2365808A1; JPS5342765A; US4088978A

Description

Dr.-Ing. Ernst Stratmann Patentanwalt

4 Düsseldorf 1 ■ Schadowplatz 9

_{46 3oo} Düsseldorf, 2o. Sept. 1977

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh Pennsylvania 15235

Seitwärts blickendes Sonar-Gerät

Die Erfindung betrifft allgemein Sonar-Geräte, insbesondere aber ein seitlich blickendes, mehrere Strahlbündel aufweisendes Sonar-Gerät.

Ein seitwärts blickendes Sonar-Gerät auf einem Trägerfahrzeug sendet wiederholt akustische Impulse (Ping) ab, um das Zielgebiet mit ScMlenergie zu beaufschlagen, und nimmt die von aneinander angrenzenden schmalen Streifen des Zielgebietes reflektierte Schallenergie mit Hilfe eines vielfach segmentierten länglichen Wandlers auf. Das Zielgebiet wird in Form eines Zeile nach Zeile aufgezeichneten Bildes dargestellt, das ein Muster von hellen Lichtern und Schatten liefert, analog zu einem optisch betrachteten Panorama, das durch seitliche Beleuchtung angestrahlt wird, wobei Objekte in solcher Weise gezeichnet werden, daß ihre Idendifizierung möglich ist.

Indem für jeden ausgesendeten Impuls das beobachtete und dargestellte Gebiet vergrößert wird, kann die Trägergeschwindigkeit und damit die Untersuchungs- oder Kartierungsrate wesentlich erhöht werden. Dies wird durch Anwendung von Vielfachempfänger-Strahlen erreicht, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 95o 723 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift werden die

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Telefon (0211) 32Ο8 5Θ Telegramme Custopat

einzelnen Ausgangssignale einer Vielzahl von Wandlersegmenten des länglichen empfangenden Wandlers in einer selchen Weise verarbeitet, daß Vielfachstrahlen gebildet werden und das Gerät in der Weise arbeitet, daß der Brennpunkt mit der Entfernung elektronisch verändert wird, so daß alle RückkehrSignaIe fortlaufend in richtiger Brennpunkt-Einstellung liegen.

Es besteht ein erhebliches Interesse daran, die Prinzipien des seitlich blickenden Radars mit künstlicher Apertur bei seitlich blickenden Sonar-Geräten anzuwenden. Ein synthetisches Apertur-System basiert auf der Erzeugung einer effektiv langen Antenne oder eines effektiv langen EmpfängerWandlers mit Hilfe von Signalverarbeitungs-Einrichtungen statt durch Anwendung von tatsächlich physikalisch langen Antennen oder Wandlern. Bei einem seitlich blickenden Sonar-System mit synthetischer Apertur wird der Empfängerwandler bewegt, um aufeinanderfolgend Stellungen längs einer Linie einzunehmen, wobei während dieser Bewegung akustische Übertragungen stattfinden und die reflektierte Energie durch das Ausgangssignal des Wandlersegmentes ermittelt und anschließend gespeichert wird. Nach einer vorbestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Pings (akustischen Impuls eil während des Fahrtverlaufes werden alle gespeicherten Signale in geeigneter Weise verarbeitet, um einen oder auch mehrere synthetische Aperturstrahlen zu bilden, wobei ein derartiger Strahl eine höhere Auflösung aufweist, und zwar aufgrund der gegenüber der realen Apertur effektiv größeren Apertur.

Abhängig von der Anzahl der Wandlersegmente des Empfängerwandlers erfordert ein derartiges System eine verhältilsmäßig große Speicherkapazität. Wenn das Gerät an einem in großer Tiefe gezogenen Fahrzeug angebracht ist, muß diese gesamte Speicherinformation das Schleppkabel hinauMeitet werden, wodurch entweder eine multiplexierende Ausrüstung oder Kabel mit größerer Kapazität erforderlich werden.

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Obwohl außerdem Sonar-Geräte mit synthetischer Apertur eine bessere Auflösung liefern, gibt es Situationen, wo statt höherer Auflösung größere Geschwindigkeit gewünscht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sonar-Gerät zu schaffen, das nicht nur, wie in dem bereits erwähnten Patent, in Echtzeit arbeiten kann und dadurch höhere Trägergeschwindigkeiten ermöglicht, sondern zudem mit synthetischer Apertur ausgestattet ist, so daß sich eine größere Auflösung ergibt.

Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst, liegt also allgemein gesagt u.a. in einem Verfahren zur Verarbeitung von Sonar-Signalen, mit dem die Auflösung eines Sonar-Gerätes erhöht werden kann. Zu diesem Zweck werden die Sonar-Signale von zumindest einem Sonar-Strahl zu mehreren unterschiedlichen Zeiten empfangen, während das Sonar-Gerät sich durch das Wasser bewegt, wonach die zu unterschiedlichen Zeiten empfatjenen Signale verarbeitet werden, um ein Sonar-Signal hoher Auflösung zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein seitlich blickendes Sonar-Gerät gelöst, das Ausrüstungen für die Erzeugung von Echtzeitaperturstrahlsignalen mit einer ersten Auflösung und einen mit der Generatorausrüstung verbundenen Verarbeiter aufweist, um die Strahlsignale zu verarbeiten und Signale zu erzeugen, die eine gegenüber der erstgenannten Auflösung höhere Auflösung besitzen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieses Gerätes wird ein seitwärts blickendes Mehrfachstrahlsonarsystem geschaffen, das einen aus mehreren Wandlerelementen bestehenden länglichen Empfängerwandler umfaßt, wobei jedes Segment ein entsprechendes Segmentausgangssignal aufgrund von nach einer akustischen Aussendung reflektierter akustischer Energie abgibt. Es sind Schaltkreiseinrichtungen vorgesehen, die auf die Segmentausgangssignale durch

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Bildung einer vorbestimmten Vielzahl von Strahlsignalen reagieren, die in einem Speicher untergebracht werden. Zusätzlich sind Einrichtungen vorgesehen, um sowohl die neu geformten als auch die vorher gespeicherten Strahlsignale kohärent zu addieren, um resultierende Strahlsignale von größerer Auflösung zu erhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zefcjt

Fig. 1 ein seitlich blickendes mehrstrahliges Sonar-System auf einem geschleppten Träger;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines seitlich blikkenden Sonarwandlers und des Gerätes zur Bildung des Vielfachstrfils;

Fig. 3 ein Blockdiagramm des Gerätes für Betrieb sowohl in Echt-Apertur-Betrieb als auch in Synthese-Apertur-Betrieb;

Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung von einigen Teilen der Fig. 3 in größeren Einzelheiten;

Fig. 5 ein Blockdiagramm der Speichereinheiten der Fig. 4 zur Erläuterung der Datenübertragung;

Fig. 6A Schaltkreisdiagramme zur Erläuterung des Prinzips der und 6B kohärenten Addition von Strahlsignalen;

Fig. 7, 8 Illustrationen der Strahlformer 3, 6 und 9 der Fig. ^{und 9} in größeren Einzelheiten; und

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Fig. 1o Darstellungen des seitlich blickenden Sonar-Empfängerwandlers in verschiedenen Positionen im Verlauf seiner Bewegung.

In Fig. 1 ist ein seitlich blickendes mehrstrahliges Sonar-Gerät dargestellt, das von einem Unterwasserträgerfahrzeug 1o getragen wird, welches längs einer Kurslinie über ein Zielgebiet 12 mit Hilfe eines Schleppfahrzeuges wie einem Schiff 14 geschleppt wird. Aufgrund einer jeden Aussendung von sich wiederholenden akustischen Aussendungen wird eine Vielzahl von Empfangsstrahlen gebildet, um ein seitlich blickendes Sonarbild des Zielgebietes zu erhalten. Für eine größere Abdeckung würde das System im allgemeinen sowohl Steuerbordstrahlen 16 als auch Backbordstrahlen 16¹ verwenden. Die Empfängerstrahlsignale, die für das Zielgebiet eine Anzeige darstellen, werden durch das Schleppkabel 18 nach oben zur Darstellungsausrüstung auf dem Schleppfahrzeug 14 übermittelt.

In Fig. 2 ist ein seitlich blickender Sonarempfängerwandler 2o dargestellt, der zu Erläuterungszwecken in 6 Segmente 2o-1 bis 2o-6 aufgeteilt ist. Ein Senderwandler T ist an der gleichen Stelle als Segment 2o-4 dargestellt und wird, wenn er in geeigneter Weise erregt wird, das Zielfbiet mit Schallenergie beaufschlagen, woraufhin jedes der Segmente 2o-1 bis 2o-6 entsprechende Segmentausgangssignale aufgrund von reflektierter akustischer Energie aus dem Zielgebiet liefern wird. Die Segmentausgangssignale werden in entsprechenden Verstärkern 22-1 bis 22-6 verstärkt, die jeweils sich mit der Zeit verändernde Gewinnsignale vom TVG-Generator 24 in bekannter Weise erhalten.

Die Mehrzahl der Segmentausgangssignale werden, nachdem sie in geeigneter Weise verstärkt wurden, dann gemeinsam jeweils einer Vielzahl von Strahlsignalverarbeitungskanälen 26-1 bis 26-9 zugeführt, die jeweils einen Strahlformer (z.B. 9) enthalten, der beispielsweise dargestellt ist. Ein Signalgenerator 3o liefert entsprechend

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gephaste Mischsignale an alle Strahlformer, um die Phase der Segmentausgangssignale derart zu modifizieren, daß sie im wesentlichen eine Vielzahl von Signalsätzen liefern, welche im wesentlichen keine Phasendifferenz zwischen den Signalen dieses Satzes aufweisen. Diese Signalsätze werden in entsprechenden Summierschaltkreisen 34-1 bis 34-9 (die Stufen der Strahlformer sind) summiert und danach die summierten Signale entsprechenden Synchrondemodulator en 36-1 bis 36-9 zugeführt, deren entsprechende Ausgänge die einzelnen Strahlsignale repräsentieren.

Die Signalverarbeitung ist im wesentlichen die gleiche, wie sie bei dem vorgenannten Patent beschrieben wurde, jedoch wird für die vorliegende Erfindung die Gleichrichtung der einzelnen Strahlsignale durch die Anwendung von Synchrondemodulatoren 36-1 bis 36-9 ein wenig modifiziert, um so bestimmte Phaseninformationen zu erhalten, die für die synthetische Aperturverarbeitung erforderlich sind. Die Synchrondemodulatoren sind von bekannter Art, welche ein Strahlsignal mit einer in Phase befindlichen Komponente I sowie einer um 9o Grad außer Phase liegenden Komponente Q liefert, welches Strahlsignal nicht nur die Grüße des Strahlsignals sondern auch deren relative Phase anzeigt. Obwohl die Synchrondemodulation sowohl die Phasen- als auch die Amplitudeninformation des eingehenden Signals bewahrt, wird nur die Amplitudeninformation beim Echt-Apertur-Betrieb erfordert. Die Phaseninformation wird jedoch zusätzlich beim synthetischen Aperturbetrieb benötigt, um aufeinanderfolgende Signale kohärent zu addieren.

Die von den Synchrondemodulatoren gelieferten Signale sind Strahlsignale, die abhängig von der verwendeten Schaltung in analoger oder digitaler Form vorliegen können. Diese Signale werden gleichgerichtet und als Ausgangssignale für Darstellungszwecke zur Verfügung gestellt. Somit umfassen gem. Fig. 3 die Strahlsignalverarbeitungskanäle 26-1 bis 26-9 entsprechende Detektoren 4o-1 bis 4o—9, die auf die Synchrondemodulatorausgänge dadurch reagieren,

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daß sie die richtigen Strahldarstellungssignale für die seitwärts blickende Sonar-Darstellung liefern.

Fig. 3 zeigt zusätzlich eine Vielzahl von Blöcken, die jeweils so angeschlossen sind, daß sie entsprechende synchron demodulierte Strahlsignale für den synthetischen Aperturbetrieb aufnehmen. In dem zu beschreibenden Beispiel liefert das System neun reale Aperturstrahlen sowie drei synthetische Apertürstrahlen. Entsprechend sind die Blöcke in drei Dreiergruppen aufgeteilt, d. h. 42-1, 2 und 3, 43-1, 2 und 3 und 44-1, 2 und 3, wobei die letzten drei Blöcke 44-1, 2 und 3 selektiv mit Detektoren 4o-7, 4o-8 und 4o-9 mit Hilfe von Schaltern 45, 46 und 47 verbindbar sind, wobei diese Schalter mechanisch oder elektronisch sein können, und wobei alle Blöcke so angeschlossen sind, daß sie Strahlsignale mit Hilfe von entsprechenden Leitungen 49-1 bis 49-9 aufnehmen, welche ebenfalls (nicht dargestellte) Schalter enthalten mögen.

Für selektiven Betrieb mit einem der realen Aperturen oder mit einer der synthetischen Aperturen ist ein Schaltnetzwerk vorgesehen, das die verarbeiteten Strahlsignale für die Wiedergabe auf der Darstellung 52 aufnimmt.

Die Auswahl des Echt-Apertur-Betriebs, (RAM = real aperture mode) oder des synthetisch Apertürbetriebs (SAM = synthetic aperture mode) kann von Hand mit Hilfe des Schaltauswählers 53 erfolgen, und wenn SAM ausgewählt wird, wird das Schaltnetzwerk 5o die Schalter 45, 46 und 47 mit der synthetischen Aperturverarbeitungsgruppe 44-1, 2 und 3 betätigen.

Die Auswahl des realen Aperturbetriebs kann durch die zusätzliche Auswahl der gewünschten Anzahl von Strahlen, die dargestellt werden sollen, mit Hilfe des Schaltauswählers 54 erreicht werden. D.h., unter bestimmten Umständen und abhängig von der Systemkonstruktion werden nicht alle erzeugten Strahlsignale (die für die

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Bildung des synthetischen Aperturstrahls erforderlich sind) beim realen Aperturbetrieb dargestellt.

Die Schaltkreisgruppen 42 bis 44 der Strahlsignalverarbeitungskanäle sind in Fig. 4 dargestellt und jede Gruppe unfaßt entsprechende Speichereinrichtungen, wie die Speicherregister Ά bis I, die so angeordnet sind, daß sie Informationen gemäß der in Fig. 5 dargestellten Weise weiterleiten, so daß die Register Ά, B und C der 42iger Gruppe ihre Inhalte entsprechend Registern D, E und F der 43iger Gruppe bei jedem Ping (Tx) ausgesendeten akustischen Impuls übermitteln, während die Register D, E und F ihren Inhalt entsprechend Registern G, H und I der 44iger Gruppe zuführen. Bezüglich wiederum Fig. 4 ist zu sagen, daß die Ausgänge der Synchrondemodulatoren, wenn sie in analoger Form vorliegen, durch die Anwendung von entsprechenden Analog-Digital-Umsetzern A/D in digitale Form umgesetzt werden kann. Aufgrund einer übertragung werden die realen Aperturstrahlen 1,2 und 3 in Registern A, B und C gespeichert. Die realen Aperturstrahlen 4, 5 und 6 werden zu den vorher gebildeten Strahlen 1, 2 und 3, nunmehr in den Registern D, E und F, kohärent addiert, nachdem letztere sich nach ihrer übertragung von den Registern A, B und C in den Registern D, E und F befinden. Die kohärente Addition findet in Summierern Qstatt und die Ergebnisse werden in die entsprechenden Speicher D, E und F zurückgebracht. Die vorher gespeicherte Addition wird von den Registern D, E und F zu den Registern G, H und I übertragen, wo sie kohärent zu den Echt-Apertur-Strahlen 7, 8 und 9 addiert werden, wonach die Endergebnisse dieser Addition mit Hilfe eines Digital-Analog-Umsetzers D/A zurück in analoge Form gebracht werden, um sie als synthetische Apertürstrahlen hoher Auflösung, gebildet durch die kohärente Addition der realen Aperturstrahlen, darzustellen.

Das Grundprinzip, das bei der Erlangung eines Strahles höherer Auflösung aufgrund der kohärenten Addition einer Vielzahl von

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Strahlen verwendet wird, wird anhand der Fig. 6A und 6B erläutert.

In Fig. 6A liefern die Segmente des Wandlers 58 jeweils ein Segmentausgangssignal. Die entsprechenden Verstärkerausgangssignale e^ bis e, werden im Summierer E addiert, was zu einem Strahlsignal e_Q = e.j + e₂ + e₃ + e₄ + e₅ + e_g führt, wobei die Bandbreite ^des Strahls ungefähr gleich*\/L Radian ist, wobei λ. die Betriebswellenlänge und L die Wandlerlänge ist.

Wenn die Anordnung in zwei Teile aufgespalten wird, wie in Fig. 6B,würde der von jeder Hälfte (e_Qi = e^ + e₂ + e₃ *nd e_Q2 = e₄ + ^e5 ^{+ e}6^ gebildete Strahl eine Strahlbreite von ungefähr \ /(L/2) oder 2 ^, /L aufweisen, d. h. die zweifache Strahlbreite gegenüber dem Strahl d=r Fig. 6A. Wenn diese zwei Signale e_Q1 und e_₂ zueinander addiert werden, ist der Ausgang der gleiche, wie der Ausgang der Fig. 6A und würde daher zu einer Strahlbreite von A= Ji,/L führen. Wenn gerade 3 Segmente verwendet werden, um e_o1 in einem Ping zu erhalten und diese 3 Elemente bewegt werden, um wiederum e_o2 beim nächsten Ping zu erhalten, ist es durch Speicherung des Strahlsignals e_o2 möglich, den Ausgang e_o zu rekonstruieren, indem die zwei abgeleiteten Signale e_.. und e_o2 kohärent addiert werden, wodurch sich ein Strahl von höherer Auflösung ergibt, als er normalerweise durch nur 3 Segmentwandler erhältlich ist.

Die Fig. 7, 8 und 9 erläutern entsprechende Strahlformer 3, 6 und 9 (jeweils einer für jede der drei Gruppen) zusammen mit dem Signalgeneratorschaltkreis, der gegenüber dem in dem vorgenannten Patent erläuterten Schaltkreis geringfügig modifiziert ist, um eine duale Betriebsweise zu erhalten, nämlich sowohl den Echt-Apertur-Betrieb als auch den Synthese-Apertur-Betrieb. Für Erläuterungszwecke ist ein syntehetischer Aperturstrahl 1 relativ zu dem sich bewegenden Empfängerwandler 2o zu drei aufeinander-

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folgenden Plng-Zeitpunkten dargestellt, wobei Ping 1 in Fig. 7, Ping 2 in Fig. 8 und Ping 3 in Fig. 9 dargestellt ist. Zur Bildung des Strahls 3, wie in Fig. 7 dargestellt, werden die Ausgänge der WandlerSegmente 2o-1 bis 2o-6 entsprechend den Mischern 6o-1 bis 6o-6 zugeführt, welche Mischer zusätzlich ein Eingangssignal vom Signalgenerator 3o erhalten, um die Phase der Segmentsignale relativ zu dem Bezugssegment, 2o-1, zu verschieben, um irgendwelche relativen Phasenunterschiede zwischen ihnen mit der sich zeitlich ändernden Phasenverschiebung zu beseitigen.

Der Signalgenerator 3o kann ähnlich dem sein, der in dem vorgenannten Patent beschrieben ist, in dem eine Verzögerungsleitung wie ein digitales Schiebregister 65, das eine erste Vielzahl von angezapften Stufen 66 bis 71 enthält, aufgenommen wird. Für synthetischen Apertürbetrieb ändert sich die Senderanordnung relativ zu einer bestimmten Strahlstelle von Ping zu Ping. Um diese sich ändernde Senderanordnung relativ zu einem Strahl zu kompensieren, ist entsprechend eine zweite Vielzahl von angezapften Stufen 72 bis 74 vorgesehen, wobei die Anzapfung zwischen den Stufen 66 und 72 eine Bezugsphase bildet. Ein Mischsignal f , das vom Generator 8o geliefert wird, wird entlang dem Schieberegister und der Steuerung durch ein Steuerfrequenzgenerator 82 verschoben, welcher ein Taktsignal f liefert, der eine Frequenz aufweist, die sich mit der Zeit ändert. Das Mischsignal f wird von einer bestimmten Anzahl von Einheiten phasenverschoben oder verzögert, wobei die Phasenverschiebungseinheiten für jede Stufe innerhalb eines jeden Blockes des Schieberegisters angegeben sind.

Zur kohärenten Addition der Signale muß die Phaseninformation genau bewahrt und gesteuert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Mischsignal f von einem Signalgenerator 84 abgeleitet, der das Grundsonarsignal f liefert, f wird durch einen Teiler-

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schaltkreis 88 um einen vorbestimmten Faktor herabgeteilt, um eine Frequenz f zu erhalten, die nominal korrekt ist und die dann in

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eine phasenblockierte Schleife eintritt, die einen Mischer 9o, einen Verstärker 92, ein Tiefpaßfilter 94 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 96 enthält. Ein zweites Eingangssignal für den Mischer 9o ist ein Signal f , das von der Bezugsphasenanzapfung zwischen den Stufen 66 und 72 abgeleitet wird. Wenn zwischen den zwei Eingangssignalen f für den Mischer 9o irgendeine Differenz vorhanden ist, wird ein Fehlersignal erzeugt, um die Frequenz und die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators 96 so zu ändern, daß sie an die Mischfrequenz angebunden wird. Da eine Vielzahl von unterschiedlichen Signalen vom Mischer 9o zur Verfügung gestellt wird, ist ein Tiefpaßfilter 94 im Kreis vorgesehen, um nur die Gleichkomponente dieser Signale für Steuerzwecke hindurchzulassen. Wenn die Frequenz und die Phase des spannungsgesteuerten Oszillators korrekt und stabilisiert sind, wird vom Mischer 9o kein Steuersignal erzeugt.

Relativ zur Bezugsphase wird das durch das Schieberegister sich fortpflanzende Signal f in den Stufen 66 bis 71 fortschreitend verzögert, während das Signal in den Stufen 72 bis 74 phasenmäßig immer weiter voreilt. Die Größe der Phasenvoreilung ist davon abhängig, wie weit weg der synthetische Aperturstrahl (Strahl i) von einem Bezugspunkt (der Senderstelle) ist. Für die in der Fig. 7 dargestellten Situation wird ein Signal f von einem Punkt erhalten, der neun Einheiten voreilende Phase von der Bezugsphase liegt und an den Mischer 99-3 geführt ist, der auch die Basissonarfrequenz f erhält, um einen Ausgang für den Synchrondemodulator 36-3 zu liefern. Die zwei Demodulatoreingänge sind daher zwei Zwischenfrequenz-(IF)-Signale, wobei das eine vom Summierer 34-3 geliefert wird, der eine bestimmte Phase aufweist, die mit dem Empfänger im Zusammenhang steht, während das andere Zwischenfrequenzsignal vom Mischer 99-3 geliefert wird und ein Bezugs-IF-Signal darstellt, das eine bestimmte Phase aufweist, die mit der Senderstellung im Zusammenhang steht.

Fig. 8 erläutert die Bauteile und Verbindungen für den Strahl-

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former 6 und umfaßt eine Vielzahl von Mischern I00-I bis I00-6, die das Mischsignal f vom Signalgenerator 3o aufnehmen, verzögert um vorbestimmte Werte, wobei die Bezugsphase dem Mischer I00-4 zugeführt wird. Da Strahl i mit dem Sender T in direkter Ausrichtung ist, erhält der Mischer 99-6 das Signal f von der Bezugsposition ohne irgendeine voreilende Phase. In EIg. 9 bilden die Mischer 1o2-1 bis 1o2-6 den Strahl Nr. 9 (der jenseits des Segmentes 2o-6 gebildet wird), und da der Strahl i vom Sender T drei Segmente entfernt ist, wird das Signal f , das dem Mischer 99-9 zugeführt wird, phasenmäßig um neun Einheiten vorangebracht.

Fig. 1o erläutert die Wandleranordnung, während diese längs dem Bewegungskurs fortschreitet, und zwar während 4 aufeinanderfolgender Piitp j bis j + 3. Obwohl der Wandler längs einer geraden Linie sich bewegt, wurden zur Verdeutlichung die Ping-Stellungen versetzt, damit sie nicht einander überlappen. Es ist zu erkennen, daß beim Ping j der Strahl i gegenüberliegend dem Wandlersegment 2o-1 gebildet wird, wie bei Fig. 7. Beim nächsten Ping j + 1 ist es gegenüberliegend dem Sende- und Empfängerwandlersegment 2o-4 und beim folgenden Ping j + 2 ist es ein Element jenseits dem Ende des Wandlersegmentes 2o-6. Für jede Ping-Stellung werden neun reale Strahlen gebildet und nach den ersten Ping-Stellungen drei synthetische Apertürstrahlen, nämlich i, i+1 und i+2. Jedoch liefern die Ergebnisse der Ping-Stellungen j + 1, j + 2 und j + 3 einen nächsten Satz von synthetischen Aperturstrahlen i+3 bis i+5, wobei ein nachfolgender Satz von synthetischen Aperturstrahlen als Ergebnis der Ping-Stellungen j + 2 bis j + 4 gebildet wird usw.

Entsprechend wurde ein seitlich blickendes Sonar-System geschaffen, das nicht nur im normalen Real- oder Echt-Apertur-Betrieb arbeiten kann, sondern auch unmittelbar in einen synthetischen Apertürbetrieb gebracht werden kann, um Sucharbeiten mit hoher Auflösung zu erhalten. Die Anzahl der Wandlersegmente, die Anzahl der gebildeten realen Strahlen sowie die Anzahl der gebildeten

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synthetischen Aperturstrahlen sind nur beispielsweise angegeben, wobei für die tatsächliche Konstruktion die Anzahl der Wandlersegmente mit aller Wahrscheinlichkeit größer als sechs sein wird, um ungewünschte Seitenzipfel der Empfängerstrahlen zu verringern.

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e e r s e i t e

Claims

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

1. J Verfahren zur Verarbeitung von Sonarsignalen zur Erhöhung der Auflösung eines Sonargerätes, gekennzeichnet,durch die folgenden Verfahrensschritte:

Aufnehmen der Sonarskjnale von zumindest einem Sonarstrahl zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeiten, während sich das Sonargerät durch das Wasser bewegt; und Verarbeiten der zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Signale zur Erzeugung eines Sonarsignals hcher Auflösung.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung auch die Addition der unterschiedlichen Signale umfaßt.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung auch die elektrische Gegenüberstellung der Strahlsignale umfaßt, um einen äquivalenten Wandler zu schaffen, der länger als der im Sonargerät vorhandene physikalische Wandler ist.

Seitlich blickendes Sonargerät, gekennzeichnet durch Ausrüstungen für die Erzeugung von realen Aperturstrahlsignalen mit einer ersten Auflösung; durch einen Verarbeiter, deririt der Generatorausrüstung verbunden ist_r um die Strahlsignale so zu verarbeiten, daß Signale erzeugt werden, die eine höhere Auflösung besitzen, als die erste Auflösung.

Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorausrüstung einen Sonarwandler aufweist, der eine Vielzahl von Segmenten besitzt, und daß der Verarbeiter Speicherschaltungen sowie Schaltungen für die kohärente Addition von neugeformten und vorgespeicherten Strahlsig-

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ORIGINAL INSPECTED

nale umfaßt.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtungen Schaltungen umfassen, um den Inhalt eines Satzes von Strahlsignalen zu einer Zeit an eine andere Stelle der Speicherschaltung zu übertragen, um sie mit einem neugeformten Satz von Strahlsignalen zu verarbeiten.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeiter Mischer zur Mischung von Signalen von den Wandlern umfaßt, die feste relative Phasen zueinander aufweisen.

8. Gerät nach Ansprüchen 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeiter einen Mischsignalgenerator umfaßt, der Verzögerungsleitungsschaltungen aufweist, die mit dem Mischsignalgenerator verbunden sind und Anzapfungen aufweisen, um die phasenverschobenen Mischsignale zu liefern, wobei die Mischer an der Verzögerungsleitungsschaltung angeschlossen sind.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch Schaltungen zur Darstellung der von der Generatorausrüstung und dem Verarbeiter gelieferten Signale.

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