DE2263870B2 - Verfahren und Anordnung zur Sendung und zum Empfang von Ultraschallwellen für mit Doppler-Effekt arbeitende Navigationssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Dopplernavigationssystems mit diskontinuierlicher eine Anordnung zur Sendung und zum Empfang, mit Sendung von Ultraschallwellen, das außer den Vordenen mit Dopplereffekt arbeitende Navigations- teilen der mit diskontinuierlicher Sendung arbeitensysteme ausgerüstet sind. Insbesondere betrifft sie den Systeme die Vorteile der mit Dauersendung ein Navigationssystem mit diskontinuierlicher Sen- 3 arbeitenden Systeme in sich vereinigt, d. h., daß keine dung von Ultraschallwellen, die zur Bestimmung der Ermittlung des Grundechos erforderlich ist und zur Geschwindigkeit eines Wasserfahrzeugs über Grund Durchführung der Messung eine verhältnismäßig bestimmt ist. l_ange 2.e.\t zur Verfügung steht.

Bei den mit Dopplereffekt arbeitenden Navigations- Die Erfindung beabsichtigt darüber hinaus die

systemen, insbesondere bei der Seenavigation, ist es io Schaffung eines Verfahrens uud eines Systems zum bekannt, daß die gemessene Relativgeschwindigkeit Einsatz des Verfahrens, durch die der Empfangseines Fahrzeugs unter anderem von der Verschiebung pegel und die Volumenrückstrahlung konstant gezwischen der Frequenz einer vom Fahrzeug ausgesen- halten werden können, wodurch die Notwendigkeit deten Ultraschallwelle und der Frequenz der emp- entfällt, in den Empfangsschaltungen einen Verstärfangenen Welle nach der Rückstreuung durch den 15 ker mit zeitabhängig veränderlicher Verstärkung vorGrund abhängt. zusehen. Auf diese Weise kann darüber hinaus eine

Bei einer großen Zahl dieser Systeme erfolgt eine Ersparnis hinsichtlich der vom Sender gelieferten Sendung von Ultraschallwellen im Dauerstrich, wo- Ultraschalldurchschnittsleistung bewirkt werden,
durch die Geschwindigkeitsinfonuation ständig ge- Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Sendung

geben ist und die Bestimmung und Verarbeitung *° und zum Empfang für mit Dopplereffekt arbeitende dieser Information in diesem Fall verhältnismäßig Navigationssysteme, bei dem die Sendung von Ultraeinfach zu handhaben sind. Demgegenüber liegt schallwellen zum Grund diskontinuierlich erfolgt, dajeaoch ein großer Nachteil dieser Systeme im Voi- durch gekennzeichnet, daß jeder Sendeimpuls die handensein einer Kreuzmodulation zwischen den Dauer T₀ = 2 DJc hat, wobei D₀ die maximale Sende- und Empfangsbündeln, die auf die Kopp- »5 Reichweite des Systems und c die Schallgeschwindiglung durch das Wasser zurückzuführen ist und wo- keit im Wasser ausdrückt, und daß die gesendeten durch das Meßergebnis verfälscht wird. Eine weiteie, Ultraschallwellen derart amplitudenmoduliert sind, sich auf die Messung auswirkende Fehlerquelle ist daß der Pegel jedes Sendeimpulses zeitabhängig in auf die starke Volumenrückstrahlung, d. h. auf die der Weise abnimmt, daß der Empfangspegel des vom störende Rückstreuung einfallender Wei.en durch 3« Boden zurückgestreuten Signals während einer Meß-Mikroorganismen und gasförmige Partikeln zurück- dauer 7",, die kleiner als die Dauer T₀ ist und nach zuführen, die mehr oder weniger gleichmäßig im dieser liegt, konstant ist.

Wasser verteilt sind. Außerdem erfordern mit Dauer- Eine Anordnung zur Sendung und zum Empfang

Sendung arbeitende Systeme eine hohe Leistung. von Ultraschallwellen zur Durchführung dieses Ver-

Bei den Echolotsystemen ist beispielsweise durch 35 fahrens mit einer Antenne zur Sendung zum Grund die französische Patentschrift 1 594 201 bekannt, daß und einer Antenne zum Empfang des von diesem man durch Verwendung eines Senders für Ultraschall- Grund zurückgestreuten Signals, von denen jede zuimpulse kurzer Dauer und eines Empfängers mit zeit- mindest mit einem elektro-akustischen Wandler ausabhängig veränderlicher Verstärkung die Volumen- gerüstet ist, und mit einer Dopplerfrequenzmeßschalrückstrahlung ausschalten kann. Die Dynamik dieses *o tung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, mit zeitabhängig veränderlicher Verstärkung arbei- daß die Sendeeinheit zwischen der primären Signaltenden Empfängers muß jedoch hoch sein und z. B. quelle und ihrer Sendeantenne eine Tastmodul ationsin der Größenordnung von 120 dB liegen, was hin- anordnung aufweist, die das Signal in eine Folge von sichtlich dieses Empfängers Herstellungsprobleme Impulsen mit zeitabhängig abnehmendem Pegel umaufwirft. Die Verwendung kurzer Impulse bildet ein 45 setzt, daß mit den Klemmen der Tastmodulations~ weiteres Problem, und zwar das der automatischen anordnung eine Steueranordnung verbunden ist, die und genauen Erfassung eines Bodenechos gegenüber die Folge und die Dauer der Impulse in Abhängigdem Grundrauschen und den auf die Volumenrück- keit vom Betriebsentfernungsbereich der Empfangsstrahlung zurückzuführenden Störechos, unabhängig einheit festlegt, und daß die Empfangseinheit minvon der Tiefe des Grundes. Je größer also diese Tiefe 50 destens einen Selektiwerstärker enthält, dessen ist, um so stärker muß die ausgesendete Energie sein, Bandbreite dem Dopplerfrequenzband entspricht, damit der Pegel des Echos über dem des Rauschens und dem ein Verstärker mit automatischer Verstärliegt. Mit einer Erhöhung der ausgesendeten Leistung kungsregelung nachgeschaltet ist, an den die Dopplerwird jedoch im gleichen Verhältnis die Stärke der frequenzmeßschaltung angeschlossen ist.
Volumenrückstrahlung angehoben. 55 Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

In bestimmten, mit Dopplereffekt arbeitenden Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Es zeigt
Navigationssystemen ist, insbesondere durch die fran- F i g. 1 ein Diagramm, aus dem die Form und die

zösische Patentschrift 2 045 218 bekannt, eine Tot- relative zeitliche Lage der sich erfindungsgemäß erzeit zwischen dem Ende des Sendeimpulses und dem gebenden korrelativen Ultraschallwellen-Sende- und Beginn des Empfangs vorgesehen, wodurch man teil- 60 -Empfangsimpulse hervorgehen,
weise die Diaphonie zwischen den Sende- und Emp- F i g. 2 eine Kurve, die die Länge der Strecke der

fangsbündeln ausschalten und trotzdem Sende- Ultraschallwelle und den Ausbreitungsverlustkoeffiimpulse verhältnismäßig langer Dauer verwenden zienten berücksichtigt, die untereinander durch eine kann. Ein wesentlicher Nachteil dieser Systeme liegt Funktion verbunden sind, die in der Weise gewählt in ihrer verhältnismäßig großen Mindestreichweite, 65 ist, daß der Pegel des Empfangssignals konstant wodurch diese beispielsweise nicht als Landehilfe bleibt, wenn der Grund eine bestimmte Beschaffenherangezogen werden können. heit besitzt, und die bei dem erfindungsgemäßen Ver-

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines fahren berücksichtigt wird, und

Fig. 3 ein Übersichtsschema eines erfindungs- Um diesen Empfangspegel L konstant zu halten,

gemäßen Ultraschallwellen-Sende/Empfangs-Systems reicht es demnach aus, wenn der Ausdruck

zur Durchführung des für ein Doppler-SONAR ver- j ψ _ ,} + [20 log r + 2 α₀ r] wendbaren Verfahrens.

Erfindungsgemäß ist die Dauer T₀ der Ultraschall- 5 gleich einer Konstanten K₂ ist. Es laßt sich zeigen,

wellen-Sendeimpulse gleich daß diese Bedingung erfüllt ist, wenn man folgende

Annäherung macht:

T₀ = IBl. (V) F(T) = 20 log r + 2«₀r«K₃ r

^C ίο und wenn man eine Funktion F(r) gleich K_sr wählt,

gewählt, wobei D₀ die maximale Reichweite des Man erhält somit: Systems und c die Schallgeschwindigkeit im Wasser K_z — K₉D - K_sr = K_%D .

ausdrückt. Die Messung an dem Empfangssignal er- _Di_e di_e Funktion

folgt während einer gegen T₀ kleinen Dauer T_v wobei F M = 20 loe r 4- 2 <* r (2)

der Beginn dieser Messung vom Ende der Sendimg 15 ^w & 0 w

durch eine Dauer T₁₁ getrennt ist. Der Pegel des darstellende Kurve kann in mehrere Abschnitte zer-Sendesignals nimmt in der Weise als Funktion der legt werden, die alle näherungsweise Geraden gleich-Zeit ab, daß der Pegel des Empfangssignals während gesetzt werden können, was einem Betrieb des der Meßdauer T₂ konstant ist. Systems auf mehreren Entfernungsbereichen entin F i g. 1 sind ein Sendeimpuls α sowie der ent- ao spricht, wobei jeder Bereich einem anderen Koeffisprechende Empfangsimpuls b dargestellt, wobei der zienten K₃ entspricht, der auch selbst wieder in dB/m Wert r die Entfernung zwischen der Sende-Empfangs- ausgedrückt ist.

Antenne für die Wellen und dem Grund ausdrückt. Die F i g. 2 stellt eine solche Kurve F(r) dar, die

Der mathematische Ausdruck des in dB gemes- einer Ultraschallwelle mit einer Frequenz von

senen Pegels des Empfangssignals schreibt sich be- 45 300 kHz und einem Ausbreitungsverlust-Koeffizien-

kanntlich: ten λ₀ = 0,1 dB/m entspricht. Bei dieser Kurve sind

auf der Ordinate die Werte in Dezibel und auf der

L - Λ - 2tl {r) 4- K ΐκυ τ) Abszisse die Entfernungen r in Metern aufgetragen;

,.. sie ist in Abschnitte aufgeteilt, die vier Betriebsent-

In diesem Ausdruck ist ₃₀ fermmgsbereichen, d.h. 1 bis 20 m, 20 bis 100 m,

S der maximale Pegel des Sendesignals, loo bis 180 m und 180 bis 260 m, entsprechen und

2H(r) der Ausbreitungsverlust des vom Boden für die der auf die Annäherung F{r)^K₃r zurück -

auf einer Entfernung r zurückgestreuten zuführende Fehler unter 5 dB liegt.

Signals, ^^{er m} dB ausgedrückte Pegel des Sendesignah ist

R der Reflexionsfaktor und ³⁵ somit gleich: E — S — K_sr = S — ~ K_at, was einer

T) der Abfall des Schallpegels am Ende der _{exponentiellen Abnahme in Abhängigkeit von dcr}

fcntlemung 2^_{1 (} entspricht. Somit erfolgt eine automatische

_ . _n= c(T ₀ + T₁ ) Kompensierung des Einflusses der Ausbreitungsver-

υ τ nut υ ₂ . _{40 luste auf den} p_{egel des} Empfangssignais^ wodurch

_{2 g} pgg

die Notwendigkeit entfällt, in den Empfangsschaltungen Verstärker mit zeitabhängig veränderlicher Ver

FHf) läßt sich bekanntlich in Abhängigkeit von der Stärkung zu verwenden.

Entfernung r, einer Bezugsentfernung T₀ = 1 Meter Andererseits ist in einem Empfangsfenster der

und einem Ausbreitungsverlustkoeffizienten «₀ in dB/ 45 Pegel der auf die Volumenrückstrahlung zurückführ-Meter folgendermaßen ausdrücken: baren Störsignale verhältnismäßig unbedeutend und

quasi konstant, da mit zunehmender Größe der der

H (r) = 20 loe — 4- _r Schallstrahlung ausgesetzten Fläche, d. h. je weiter

r₀ ° ' man sich vom Sender entfernt, der Pegel des Sende

so signals geringer wird. Somit wirkt sich insbesondere

Der Reflexionsfaktor R hängt vom Reflexions- in der der Sende-Empfangs-Antenne nahegelegenen index R₀ am Boden und von der der Schallstrahlung Zone, d. h. im Betriebsentfemungsbereich, der der ausgesetzten Fläche A ab, die für eine konische Keule Messung der kürzesten Wegstrecken entspricht, die mit einem öffnungswinkel von Θ Bogengraden fol- Volumenrückstrahlung am störendsten aus. Rechnegendermaßen geschrieben werden kann: 55 risch wird nachgewiesen, daß im Falle einer Ultra

schallwellensendung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kontrast C, d. h. der in dB gemessene Abstand zwischen dem Pegel eines vom Boden zurückgestreuten Signals und dem Pegel eines auf die

somit ergibt sich 60 Volumenrückstrahlung zurückzuführenden Stör-

£ _ £ +10 log K + 20 log r. signals, quasi konstant und den folgenden Wert hat:

Für einen Grund einer bestimmten Beschaffenheit C = R₀ — A₁ + 10 log D

entspricht der Ausdruck S+R₀+10 log K einer Kon- wenn mit R₁ der Volumenrückstrahlungs-Index be stante K₁, wodurch der Pegel des Empfangssignals in 65 zeichnet wird.

folgender Weise geschrieben werden kann: Geht man beispielsweise von den ungünstigster

Bedingungen aus und wählt den schwächsten Boden L = K₁- [(20 log r + 2 a₀ r) + / (Z) — r)] reflexionsindex R₀= — 24 dB und den höchstei

Volumenriickstrahlungs-Index R₁ = — 72 dB auf eine Entfernung r = 20 m, so erhält man C= —35 dB. Unter den gleichen Bedingungen überschreitet der mit Hilfe von herkömmlichen Vorrichtungen erreichte Kontrast C kaum — 18 dB.

Da der Bodenreflexionsindex R₀ von der Beschaffenheit des Grundes abhängt, ist der Empfangssignalpegel L nicht genau konstant, wobei jedoch seine Änderungsdynamik unter 30 dB liegt und ohne weiteres durch einen Verstärker mit automatischer Ver-Stärkungsregelung kompensiert werden kann.

in F i g. 3 ist das Übersichtsschema eines erflndungsgemäßen Ultraschallwellen-Sende-Empfangs-Systems für ein Doppler-SONAR dargestellt.

In diesem System wird das von einer Sendeeinheit 1 gelieferte Signal zu einer Sendeantenne 2 übertragen, die dem jeweiligen Fall entsprechend mit einem oder mehreren parallelgeschalteten elektroakustischen Wandlern ausgerüstet sein kann. Dieses System besitzt darüber hinaus die gleiche Anzahl von parallelgeschalteten Empfangseinheiten 4, wie elektroakustische Wandler in einer Empfangsantenne 3 vorgesehen sind.

Diese Empfangseinheiten 4 sind einerseits mit einer üopplerfrequenzmeßschaltung 5 und andererseits mit einer Entferaungsbereichswählschaltung 6 verbunden. Ein Haupttaktgeber 7 liefert Synchronisationssignale zum Sender 1 und zu den Empfängern 4.

Die Sendeeinheit 1 enthält einerseits einen Verstärkungskanal zwischen der Sendeantenne 2 und eine Ultraschallsignal-Primärquelle 8 mit einer Modulationsvorrichtung und andererseits Vorrichtungen, die diese Modulation in der Weise sequentiell steuern, daß das Signal in eine Folge von Impulsen mit abnehmendem Pegel umwandelt, deren Dauer vom Betriebsentfernungsbereich der Empi'angseinheit 4 abhängt.

Diese Quelle ist ein herkömmlicher Generator 8, der ständig ein sinusförmiges Signal konstanter Amplitude und bestimmter Frequenz liefert und mit der Eingangsstufe des Verstärkungskanals gekoppelt ist. Diese Eingangsstufe ist durch einen ersten Verstärker gebildet, auf den ein herkömmlicher Leastungsverstärker 20 folgt, dessen Ausgang die Sendeantenne 2 speist.

Die erste Verstärkerstufe mit gesteuerter Verstärkung ist durch einen Transistor 9 in Emitterschaltung gebildet, dessen Basiselektrode das zu verstärkende Signal empfängt. Zwischen seinen Kollektor- und Emitterelektroden ist die Tasrmodulationsanordnung angeschlossen, die von den Signalen gesteuert wird, die vom Haupttaktgeber 7 und von der Entfernungsbereichswahlschaltung 6 abgegeben werden.

Die Tasrmodulationsanordnung enthält vom KoI-lektor des Transistors 9 ausgehend hintereinander einen Lineardetektor 12, dessen Ausgang au einen ersten Eingang (—) eines Operationsverstärkers 11 angeschlossen ist, an dessen Ausgang die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors 10 angeschlossen ist, dessen Drain- und Source-Elektroden mit den Klemmen des Emittervorspannungswiderstandes des Transistors 9 verbunden sind. Der Feldeffekttransistor 10 wird als veränderlicher Widerstand verwendet und durch die Ausgangsspannung des Operations-Verstärkers 11 gesteuert, der als Vergleichsglied eingesetzt wird.

Der zweite Eingang (+) des Operationsverstärkers 11 ist mit der Ausgangskierrune einer später beschriebenen Anordnung verbunden, die in Abhängigkeit von den Synchronisationssignalen des Haupttaktgebers 7 und der Entfernungsbereichswählschaltung 6 Impulse liefert, deren Pegel in Abhängigkeit von der Zeit exponentiell abnimmt. Jeder Impuls wirkt über den Verstärker 11 und den veränderlichen Widerstand 10 auf die Verstärkung der Eingangsverstärkerstufe 9 ein und moduliert demzufolge den Pegel des sinusförmigen Signals zwischen seiner konstanten Maximalamplitude und einer Nullamplitude. Man erhält somit auf dem Verstärkungskanal eine Impulsfolge, bei welcher der Pegel jedes Impulses zeitabhängig exponentiell abnimmt und die von der Sendeantenne 2 abgestrahlt wird.

Die Anordnung, die den zum zweiten Eingang (+) des Verstärkers 11 übertragenen Impuls liefert, weist zwischen einer gemeinsamen Ausgangsklemme und Masse zwei parallele Zweige auf. Der eine Zweig enthält, ausgehend von Masse, eine Gleichspannungs- *° quelle 17 und, zwischen zwei Schaltern 18 und 13, einen Reihe; widerstand 19, der an einem mit Masse verbundenen Kondensator 14 angeschlossen ist; der andere Zweig enthält einen von der Entfernungsbereichswahlschaltung 6 gesteuerten Umschalter 16 und Widerstände 15 <.ur Festlegung der Betriebsentfernungsbereiche, die parallel an die gemeinsame Ausgangsklemme angeschlossen sind.

Der Haupttaktgeber 7 liefert die Steuersignale, die die Schalter 18 und 13 in entgegengesetzten Zuständen halten, also geschlossen bzw. geöffnet oder uragekehrt; wenn der Schalter 18 zum Zeitpunkt des Empfangs geschlossen ist, wird der Kondensator 14 über die Quelle 17 geladen; wird der Schalter 13 zum Zeitpunkt der Sendung geschlossen, so entlädt sich der Kondensator 14 über einen ausgewählten Widerstand IS nach einer somit bestimmten Zeitkonstante, wodurch während der Sendung der Impuls mit exponentiell abfallendem Pegel an der gemeinsamen Äusgangsklemme entsteht, die mit dem zweiten Ein *» gang ( + ) des Verstärkers 11 verbunden ist.

Was die Empfangsschaltungen 4 betrifft, so ist es infolge der schwachen Dynamik der von den elektroakustischen Wandlern 21 der Empfangsantenne 3 empfangenen Signale möglich, am Ausgang dieser

« Wandler 21 Vorverstärker 22 anzuschließen, die die Herstellung der Verbindung zwischen der Antenne und den Empfängern mit maximalem Signalpegel ermöglichen, ohne daß eine Sättigung eintritt. Dieser Pegel ist beispielsweise zumindest gleich 3 mV, während er in herkömmlichen Systemen etwa 10 μ V kaum überschreitet.

Am Eingang der Empfangseinheit 4 befindet sich ein schmalbandiger Selektiwerstärker 23, dessen Frequenzband dem Dopplerfrequenzband entspricht Sein Ausgang ist einerseits mit einem Verstärker 21 mit automatischer Verstärkungsregelung verbunden, der eine Kompensierung der Veränderungen de; Bodenreflexionsindex A₀ ermöglicht und somit zu dei Dopplerfrequenzschaltung S einen konstanten Pege

liefert, und andererseits ist dieser Ausgang mit einen linearen Detektor 24 verbunden. Ein als Vergleichs glied eingesetzter Operationsverstärker 25 empfang das Ausgangssignal des Detektors 24 sowie eine Be zugsgleichspannung 26, die die Schwelle darstellt unterhalb derer kein Empfang möglich ist, wodurcl die Vornahme falscher Messungen vermieden werdei kann. Das Vergleichsglied 25 empfängt außenien vom Haupttaktgeber 7 ein Signal, das einem Abtast

409514/9:

9 10

fenster für das empfangene Signal entspricht. Sein Bereichen, wobei die Dauer T₂ des Abtastfensters bei

Ausgang ist mit der Entfernungsbereichswählschal- einigen Millisekunden liegt. Die Wiederholfrequenz

tune 6 verbunden, die beispielsweise aus einem Zäh- dieser Impulse ist entweder feststehend und gleich

ler besteht. ^{2 Hz oder in der} Weise bemessen, daß die ausgesen-

Bei dem in F i g. 3 dargestellten System erfolgt die 5 dete mittlere Leistung konstant ist.

Auswertung der Entfernungsbereiche vom niedrig- Das System kann hinsichtlich der Umschaltung der

sten zum höchsten, d. h. für wachsende Wegstrecken. Entfernungsbereiche auch manuell arbeiten, wobei

Wird auf dem niedrigsten Bereich kein Signal in dem sich in diesem Falle die Empfangseinheit 4 auf die

durch den Haupttaktgeber 7 festgelegten Abtast- Verstärkerelemente 23 und 27 beschränkt und die

fenster empfangen, so steuert die Entfernungs- io Entfernungsbereichswählschaltung 6 durch die Bedie-

bereichswählschaltung 6 den Übergang des Systems nungsperson ersetzt wird.

auf den zweiten Bereich usw., bis ein Signal in einem Das vorstehend beschriebene System besitzt zwar

der Abtastfenster empfangen wird. Jedem Bereich die Vorteile der mit Dauersendung arbeitenden

entspricht ein bestimmtes Abtastfenster. Wird für Systeme, erfordert jedoch keine so hohe Sende-

einen Bereich ein Signal im Abtastfenster empfangen, 15 leistung. So entspricht beispielshalber ein vierter Ent-

so wird die Frequenzmessung durchgeführt und das fernungsbereich zwischen 180 und 260 m einer

System auf diesem Bereich gehalten. Beispielsweise durchschnittlichen Sendeleistung von praktisch gleich

beträgt für die in bezug auf das Schema von Fig. 2 4°/o der maximalen Leistung. Diese Sendeleistung

definierten Bereiche die Sendedauer 30 ms auf dem reicht aus, um den Signal-Rausch-Abstand in der

niedrigsten Bereich und 100 ms auf den drei anderen ao Größenordnung von 2OdB zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sendung und zum Empfang für mit Dopplereffekt arbeitende Navigationssysteme, bei dem die Sendung von Ultraschallwellen zum Grund diskontinuierlich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sendeimpuls die Dauer T₀ = 2 D₀Jc hat, wobei D₀ die maximale Reichweite des Systems und c die Schallgeschwindigkeit im Wasser ausdrückt, und daß die gesendeten Ultraschallwellen derart amplitudenmoduliert sind, daß der Pegel jedes Sendeimpulses zeitabhängig in der Weise abnimmt, daß der Empfangspegel des vom Boden zurückgestreuten Signals wählend einer Meßdauer T₂, die kleiner als die Dauer T₀ ist und nach dieser liegt, konstant ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängige Abnahme des Pegels jedes Sendeimpulses exponentiell erfolgt und von einer Konstante K₃ abhängt, die

in der Weise gewählt ist, daß die Funktion F{r) — log τ + 2 x₀ r, in der r die Entfernung zwischen der Sende-Empfangs-Antenne und dem as Grund und x„ den Ausbreitungsverlust-Koeffizienten ausdrückt, näherungsweise gleich dem Wert K^r ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das einen Betrieb mit einer geringen Dynamik der empfangenen, zurückgestrahlten Signale und einer schwachen und konstanten Volumenrückstrahlung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß, davon ausgehend, die die Funktion F(r) darstellende Kurve in mehrere Abschnitte zerlegt werden kann, die näherungsweise Segmenten von Geraden mit verschiedenen Neigungen K₃ gleich sind, jedem dieser Abschnitte und somit jedem der Werte von K₃ ein besonderes Sendesignal und eil anderes Empfangsfenster zugeordnet werden, wodurch ein Betrieb in mehreren Entfernungsbereichen festgelegt wird, die systematisch vom niedrigsten zum höchsten bis zum Empfang eines Signals im betreffenden Empfangsfenster umschaltbar sind.

4. Anordnung zur Sendung und zum Empfang von Ultraschallwellen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Antenne zur Sendung zum Grund und einer Antenne zum Empfang des von diesem Grund zurückgestreuten Signals, von denen jede zumindest mit einem elektro-akustischen Wandler ausgerüstet ist, und mit einer Dopplerfrequenzmeßschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheit (1) zwischen der primären Signalquelle (8) und ihrer Sendeantenne (2) eine Tastmodulationsanordnung (9) aufweist, die das Signal in eine Folge von Impulsen mit zeitabhängig abnehmendein Pegel umsetzt, daß mit den Klemmen der Tastmodulationsanordnung eine Steueranordnung verbunden ist, die die Folge und die Dauer der Impulse in Abhängigkeit vom Betriebsentfernungsbereich der Empfangseinheit (4) festlegt, und daß die Empfangseinheit (4) mindestens einen Selektiwerstärker (23) enthält, dessen Bandbreite dem Dopplerfrequenzband entspricht und dem ein Verstärker (27) mit automatischer Verstärkungsregelung nachgeschaltet ist, an den die Dopplerfrequenzmeßschaltung (S) angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastmodulationsanordnung ein Verstärker mit gesteuerter Verstärkung ist, der durch einen Transistor (9) in Emitterschaltung gebildet ist, dessen Basis mit einem Generator (8) gekoppelt ist, der die primäre Signalquelle bildet, die ein sinusförmiges Signal konstanter Amplitude liefert, daß zwischen den Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors (9) die Steueranordnung angeschlossen ist, die einen linearen Detektor (12) enthält, der zwischen dem Kollektor und einem ersten Eingang (—) eines als Vergleichsglied geschalteten Operationsverstärkers (11) angeschlossen ist, daß eine Schaltung (10) mit veränderlichem Widerstand an den Ausgang des Vergleichsglieds (11) angeschlossen und parallel zu dem Emittervorspannungswiderstand geschaltet ist und daß mit dem zweiten Eingang (+) des Vergleichsglieds (11) eine Generatorschaltung verbunden ist, die unter der Steuerung eines Haupttaktgebers (7) periodische Impulse erzeugt, deren Dauer von der Zeitkonstante abhängt, die durch den gewählten Empfangsentfernungsbereich bestimmt ist

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung mit veränderlichem Widerstand durch einen Feldeffekttransistor (10) gebildet ist, dessen Steuerelektrode an den Ausgang des Vergleichsgliedes (11) und dessen Drain- und Source-Elektroden an die Klemmen des Emittervorspannungswiderstandes angeschlossen sind, und daß die Impulsgeneratorschaltung einen Kondensator (14) aufweist, der mit Masse verbunden ist und wechselweise durch die Signale des Haupttaktgebers (7) während des Empfangs an eine Gleichstromladequelle (17) und während der Sendung an einen Entfernungsbereichswiderstand (15) angeschlossen ist, der durch einen Umschalter (16) ausgewählt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (21) der Empfangsantenne an einen Vorverstärker (22) angeschlossen ist, der in der Empfangseinheit (4) mit dem Selektiwerstärker (23) verbunden ist, daß der Ausgang des Selektiwerstärkers außerdem mit einem linearen Detektor (24) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Vergleichsgliedes (25) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an eine Bezugsspannungsquelle (26) angeschlossen ist, die den Betriebspegelschwellenwert des vom Haupttaktgeber (7) gesteuerten Vergleichsgliedes festlegt, und daß der Ausgang des Vergleichsgliedes mit einem Eingang einer Entfernungsbereichswählschaltung (6) verbunden ist, die die Stellung des Umschalters (16) steuert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das System mehrere Empfangseinheiten (4) besitzt, die in Parallelverbindung zwischen der Empfangsantenne (3) mit mehreren elektro-akustischen Wandlern (21) und zugeordneten Vorverstärkern (22) und einerseits der Dopplerfrequenzmeßschaltung (5) und andererseits der automatisch arbeitenden Entfernungsbereichswählschaltung (6) angeschlossen sind.