Unt erwas s er kommuni kat ions nachricht

[ 01 ] Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Bestimmen eines Sendeparameters für eine Unterwasserkommunikationsnachricht . Des Weiteren betrif ft die Erfindung eine Sonaranlage mit einer Antenne zum Senden von Unterwasser kommuni kat ions nachricht en .

[ 02 ] Schall breitet sich im Wasser nicht homogen aus , da die Schallgeschwindigkeit sich innerhalb der Wassersäule und/oder mit der Meerestiefe ändert und der Schall an der Wasseroberfläche und/oder dem Gewässerboden reflektiert oder gebeugt wird . Zudem können j e nach Wassertiefe unterschiedliche Wasserströmungen auftreten .

[ 03 ] Die Schallausbreitungsgeschwindigkeit ist insbesondere eine Funktion der Dichte , der Temperatur, des Sal zgehaltes und des Druckes im Wasser . Maßgebliche Einfluss faktoren sind hierbei die Temperatur und der Druck, wobei die lineare Zunahme des Druckes mit der Meerestiefe bekannt ist . Folglich sind insbesondere die Temperatur und ihre tages zeitlichen und ahres zeitlichen Schwankungen ausschlaggebend bei der Beeinflussung der tiefenabhängigen Schallausbreitungsgeschwindigkeit .

[ 04 ] Zur Bestimmung der Schallausbreitungsbewegung unter Wasser existieren verschiedene mathematische und/oder numerische Modelle . Bei Verfahren zur Strahlverfolgung (Ray Tracing) wird die Annahme gemacht , dass Schall sich entlang von Strahlen ausbreitet , welche senkrecht zu Wellenfronten stehen . Für die Berechnung der Schallausbreitung werden beispielsweise das Kraken Normal Mode Programm und das SNAP Modell verwendet . Ein Überblick über Verfahren zur Schallausbreitung wird gegeben in Siegel M . : Einführung in die Physik und Technik der Unterwasser-Schallsysteme , ATLAS ELEKTRONIK GmbH, 2005 , ISBN 3- 936799-28- 8 , Kapitel 3 ( insbesondere Seiten 3- 1 bis 3-32 ) dessen diesbezüglicher Inhalt Bestandteil dieser Anmeldung ist .

[ 05 ] Alle Methoden zum Bestimmen der Bewegungsbahnen von Schall ausgehend von einer Quelle für die Unterwasserkommunikation berechnen die Schallausbreitung für j ede Wassertiefe . Üblicherweise wird das Geschwindigkeitsprofil eines Meeresgebietes durch einen Sat z von Meeresschichten beschrieben, welche unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten aufweisen . Hierbei werden gemäß dem Stand der Technik gleich beabstandete Meeresschichten verwendet . Die Ausbreitung des Schalls durch verschiedene Tiefenschichten erfolgt mit verschiedenen Geschwindigkeiten, wobei zusätzlich beim Übergang von einer zur anderen Schicht auch die Richtung des Schalls verändert wird . Beispielsweise werden bei Durchtritt von einer Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit zu einer mit niedriger Schallgeschwindigkeit die Schallwellen zur Vertikalen gebeugt .

[ 06 ] Nachteilig bei bestehenden Verfahren zur Schallausbreitung ist , dass die Schallausbreitung für j ede äquidistante Meerestiefe ausgerechnet wird . Dadurch besteht ein hoher Rechen- und Zeitaufwand und die Notwendigkeit der Auswertung von einer Viel zahl der ermittelten Daten .

[ 07 ] Aufgabe der Erfindung ist es , den Stand der Technik zu verbessern .

[ 08 ] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Sendeparameters für eine Unterwasserkommunikationsnachricht mit folgenden Schritten : a ) Auswahlen eines Profils einer Schallgeschwindigkeit über einer Meerestiefe für eine Koordinate aus einer Datenbank oder Ermitteln des Profils der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe für die Koordinate , b ) Auswahlen von charakteristischen Punkten, insbesondere eines Minimums und/oder eines Maximums , auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe , c ) Durchführen eines Verfahrens zur

Schallausbreitungsberechnung mittels eines Algorithmus für eine Ausbreitung der Schallenergien eines gesendeten Schallsignals an den ausgewählten charakteristischen Punkten oder durch die ausgewählten charakteristischen Punkte , d) Ermitteln eines entfernungsabhängigen Signal/Rausch- Verhältnis der ermittelten Schallenergien für die ausgewählten charakteristischen Punkte , e ) Festlegen der optimalen Tauchtiefe für das Senden und

Empfangen der Unterwasserkommunikationsnachricht ( auch als Sendetiefe bzw . Empfangs tief e bezeichnet ) unter Verwendung der ermittelten Signal/Rausch-Verhältnisse der ermittelten Schallenergien, so dass sich Sender und Empfänger in einem optimalen Schallkanal befinden und Festlegen des Sendeparameters basierend auf dem Signal/Rausch-Verhältnis in dem Schallkanal .

[ 09 ] Somit wird ein Verfahren zum Bestimmen einer optimalen Sendetiefe bereitgestellt , bei dem die optimale Tauchtiefe zum Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht schneller und zuverlässiger bestimmt werden kann . Dies ist insbesondere während eines Militärmanövers wichtig . Das Gelingen des Militärmanövers hängt maßgeblich auch von einer zuverlässigen und schnellen Kommunikation ab . Ferner sol l der Sendeparameter, beispiel sweise eine Sendeleistung, mit der die Nachricht gesendet wird, so gewählt werden, das s es unwahrscheinlich ist , dass ein Dritter diese empfangen kann und somit potentiel l auch lesen bzw . entschlüsseln und/oder dekodieren kann .

[ 10 ] Üblicherweise operieren Sender und Empfänger unabhängig voneinander, so dass die Schritte a ) bis d) sowohl vom Sender als auch vom Empfänger durchge führt werden müssen, um in Schritt e ) j eweils für den Sender die optimale Sendetiefe und für den Empfänger die optimale Empf angstief e unabhängig voneinander zu bestimmen . Durch das Bestimmen der Sendetiefe wird die Unterwasserkommunikationsnachricht in dem optimalen Schallkanal ausgesendet . Hierdurch wird der Leistungsverlust der Nachricht reduziert , so dass die Sendeleistung des Senders reduziert werden kann . Der Empfänger führt die gleiche Berechnung ebenfalls durch, so dass Sender und Empfänger in dem für ihre Positionen optimalen Schallkanal liegen . In diesem Fall kann die minimal mögliche Sendeleistung bestimmt werden, um die Unterwasserkommunikationsnachricht vom Sender zum Empfänger zu senden .

[ 11 ] Nunmehr ist es möglich, basierend auf dem bekannten Schallkanal , auch die maximal mögliche Sendeleistung zu bestimmen . Hierzu wird die noch vorhandene Leistung der Unterwasserkommunikationsnachricht bei einem Dritten bestimmt . Die maximale Sendeleistung wird dann so gewählt , dass der Dritte die Nachricht nicht mehr empfangen kann . Beispielsweise geht die Nachricht im Hintergrundrauschen unter . Die Sendeleistung kann nunmehr zwischen der minimalen und der maximalen Sendelei stung eingestellt werden . Ein Ergebnis dieser Berechnung kann es auch sein, dass die maximale Sendeleistung geringer ist als die minimale Sendeleistung . D . h . , dass es nicht möglich ist , die Nachricht mit einer so geringen Leistung durch den Schallkanal zu senden, dass der Dritte diese nicht empfangen kann . In einem solchen Fall kann, z . B . durch den Sender, auch entschieden werden, dass die Unterwasserkommunikationsnachricht nicht gesendet wird .

[ 12 ] Empfängt der Empfänger die Nachricht , so kann dieser eine Bestätigung an den Sender zurücksenden . Erhält der Sender innerhalb einer vorbestimmten Zeit keine Rückmeldung, beispielsweise , weil sich der Empfänger noch nicht in der optimalen Tauchtiefe befunden hat, kann der Sender die Nachricht nochmals aussenden . Dieses Vorgehen kann beispielsweise wiederholt werden, bis der Empfänger die Bestätigung erhält oder eine maximale Anzahl an Sendeversuchen erreicht ist . Der optimale Schallkanal wird beispielsweise durch einen minimalen Leistungsverlust auf dem Übertragungsweg charakterisiert .

[ 13 ] Zudem kann zeitnah auf abrupte Änderungen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit , beispielsweise bei Zustrom von kaltem Wasser, im Untersuchungsbereich reagiert werden .

[ 14 ] Wie sich überraschenderweise gezeigt hat , muss nicht für j ede ( äquidistante ) Meerestiefe das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung durchgeführt werden, sondern es ist ausreichend, an charakteristischen Punkten (nicht äquidistant ) auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe die Ausbreitung der Schallenergien eines gesendeten Schallsignals zu berechnen . Für die ermittelten Schallenergien kann ein optimales Signal/Rausch-Verhältnis für die Kommunikation an einem Empfänger bestimmt werden . Das optimale Signal/Rausch-Verhältnis kann beispiel sweise das größte Signal/Rausch-Verhältnis sein . Der charakteristische Punkt mit dem optimalen Signal/Rausch- Verhältnis liegt in der ( optimalen ) Tauchtiefe , insbesondere Sendetiefe , für die Kommunikation . Für die Tauchtiefe kann ferner ein optimaler Sendeparameter, beispielsweise eine Sendeleistung, basierend auf dem Signal/Rausch-Verhältnis in der optimalen Tauchtiefe bestimmt werden . Folglich kann erheblich schneller die optimale Tauchtiefe für die Kommunikation bestimmt werden .

[ 15 ] Folgendes Begri f fliche sei erläutert : [ 16 ] Die „Meerestief e" ist insbesondere eine betrachtete Wassertiefe im Meer ausgehend von der gemittelten Wasseroberfläche oder einem anderen Referenzpunkt . Insbesondere gibt die Meerestiefe die Tiefe in der vertikalen Wassersäule an . Die optimale Tauchtiefe ist insbesondere die rechnerisch optimale Meerestiefe , in welcher sich j e ein Unterwasserfahrzeug und/oder eine Antenne als Sender und Empfänger für ein optimales Senden oder Empfangen der Unterwasserkommunikationsnachricht befinden . Der Begri f f „Meerestief e" bezeichnet somit nicht die maximale Tiefe an einem Punkt , d . h . die Entfernung bis zum Meeresboden . Für einen Punkt (Koordinate ) gibt es somit viele Meerestiefen aber nur eine maximale Meerestiefe . Die Begri f fe Meerestiefe und Wassertiefe werden äquivalent verwendet . Wird bei der Tauchtiefe zwischen Senden und Empfangen unterschieden, wird die Tauchtiefe auch als Sendetiefe bzw . Empfangs tief e bezeichnet .

[ 17 ] Ein „Profil einer Schallgeschwindigkeit über eine Meerestiefe" ist insbesondere der Verlauf der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe für eine bestimmte Koordinate . Das Profil einer Schallgeschwindigkeit über einer Meerestiefe kann insbesondere einer Datenbank entnommen werden, wobei insbesondere auf die ahres zeitliche Abhängigkeit geachtet werden kann, oder das Profil kann messtechnisch ermittelt werden . Aufgrund der Temperaturabhängigkeit und des Temperaturverlaufes über einen Tag ist insbesondere ein Ermitteln des Profil s direkt vor Ort genauer als die Entnahme der entsprechenden Daten aus einer Datenbank . Das Profil der aktuellen Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe an einem Ort kann insbesondere mit einem Sonarsystem bestimmt werden und führt zu einem genauen bathymetrischen Ergebnis .

[ 18 ] Eine „Koordinate" gibt insbesondere die Lage eines Punktes in einem Raum und/oder unter Wasser an .

[ 19 ] Ein „charakteristischer Punkt" ist insbesondere ein Punkt auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe , an dem eine charakteristische und/oder abrupte Änderung des Verlaufsprof ils auftritt . Bei einem charakteristischen Punkt kann es sich insbesondere um ein ( lokales ) Minimum und/oder ein ( lokales ) Maximum und/oder einen ( lokalen) Wendepunkt und/oder um einen Schnittpunkt einer Tangente an dem kurvenförmigen Verlauf des Prof ils und/oder um einen anderen Extremwert handeln . Insbesondere sind mehrere charakteristische Punkte zueinander dadurch gekennzeichnet , dass diese nicht äquidistant sind oder äquidistante Meeresschichten zur Berechnung vorgeben, sondern vom Verlauf des Profils vorgegeben an Meerestiefen liegen, an denen eine schlagartige oder herausstehende oder charakteristische Änderung der Schallgeschwindigkeit erfolgt . Insbesondere für die charakteristischen Punkte wird j eweils das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung durchgeführt .

[ 20 ] Ein „Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung" ist insbesondere das Anwenden eines auf der Aussendung von Schallenergie basierenden Algorithmus zur Berechnung der Schallausbreitung und somit zur Ermittlung der akustischen Detektierbarkeit von Obj ekten von einem bestimmten Punkt im Raum und/oder unter Wasser aus . Für das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung werden insbesondere unterschiedliche Modelle , beispiel sweise das Kraken Normal Mode Programm und das SNAP Modell verwendet . Diese Modenmodelle sind insbesondere für tiefe Frequenzen und/oder in sehr flachem Wasser zu bevorzugen . Bei extrem flachem Wasser und/oder tiefen Frequenzen, bei denen nicht mal mehr eine halbe Wellenlänge (Wellenlänge lambda = mittlere Wasserschallgeschwindigkeit cw / Signal frequenz f ) in die vertikale Wassersäule (Meeresoberfläche bis zum festen Meeresuntergrund) passt , können insbesondere die Modenmodelle nicht mehr verwendet werden . Im Tiefwasser oder bei hohen Frequenzen sind Strahlenverfolgungsmodelle wie SAMT, Hodgson oder MSM besser geeignet . Für die Anwendung von Strahlverfolgungsmodellen gilt insbesondere die Voraussetzung, dass mehr als zehn Wellenlängen (Wellenlänge lambda = mittlere Wasserschallgeschwindigkeit cw / Signal frequenz f ) in die vertikale Wassersäule (Meeresoberfläche bis zum Meeresboden) passen müssen . Zudem umfasst das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung insbesondere auch Erweiterungen, welche den weiteren Weg der Schallenergie nach einem Auftre f fen auf Oberflächen berechnen und/oder berücksichtigen . Hierzu können zusätz lich insbesondere unterschiedliche Modelle zur Berücksichtigung der Vorwärts- und/oder Rückwartsdämpfung und/oder Vorwärts- und/oder Rückwärtsstreuung an der Meeresoberfläche und/oder dem Meeresboden verwendet werden . Insbesondere kann das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung zur Berechnung des Schallweges durch ein Meer über lange Distanzen verwendet werden, wobei eine Zwischenschicht im Meer, in der beispielsweise dort ausgesandter Wasserschall sich über weite Strecken ausbreiten kann ( SOFAR-Kanal al s Zwischenschicht im Ozean) , und/oder Reflexionen und/oder Beugungen an der Meeresoberfläche und dem Meeresboden insbesondere berücksichtigt werden . Daraus können insbesondere Bereiche mit hoher und niedriger Schallsignalintensität berechnet und für das Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht berücksichtigt werden . Entgegen dem Stand der Technik werden im Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung für die Unterwasserkommunikation nicht alle äquidistanten Meerestiefen verwendet , sondern nur die Meerestiefen an den charakteristischen Punkten und/oder Zwischenpunkten auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe . Dazu werden ausgehend von der bekannten Schallgeschwindigkeit al s Funktion der Meerestiefe und/oder Temperatur insbesondere die Winkel , durch welche die Schallenergien beim Passieren von verschiedenen Tiefen gebeugt werden, nur an den Tiefen der charakteristischen Punkte und/oder Zwischenpunkte berechnet und die Schallenergien ausschließlich für die charakteristischen Punkte und/oder Zwischenpunkte dargestellt .

[ 21 ] Eine „Schallenergie" ist insbesondere die in einem Schall feld oder einem Schallereignis enthaltene Energie . Die Schallenergie eines Schall feldes ist insbesondere als Summe aus kinetischer und potentieller Energie der Schallwellen berechnen .

[ 22 ] Mit „Schallausbreitung" wird insbesondere die

Wellenerscheinung bezeichnet , welche zur Fortpflanzung einer Druckstörung sowie der Übertragung des Schallwechseldrucks in einem Schall feld führt . Beispielsweise können die sich ausbreitenden Schallwellen nach einem Strahlenverfolgungsmodell berechnet und als Schallstrahlen dargestellt werden, wobei ein Schallstrahl insbesondere die Ausbreitung von Schall als Strahl senkrecht zur Wellenfront darstellt .

[ 23 ] Das „Signal/Rausch-Verhältnis" ( auch „Störabstand" oder „Rauschabstand" genannt ) ist insbesondere ein Maß für die technische Qualität eines Nutzsignals , welches von einem Rauschsignal überlagert ist . Das Signal/Rausch-Verhältnis ist insbesondere de finiert als das Verhältnis der mittleren Leistung des Nutzsignals zur mittleren Rauschleistung des Störsignals . Bei dem Signal/Rausch-Verhältnis handelt es sich insbesondere um ein entfernungsabhängiges Signal/Rausch-Verhältnis der ermittelten Schallenergien für die ausgewählten charakteristischen Punkte und/oder Zwischenpunkte . Zum Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht wird bevorzugt ein „gutes" Signal/Rausch-Verhältnis der ermittelten

Schallenergien verwendet .

[ 24 ] Als „Unterwasserkommunikationsnachricht" wird insbesondere eine Information verstanden, die typischerweise kodiert übertragen wird . Die Unterwasserkommunikationsnachricht ist als inf ormationstechnische Nachricht zu verstehen, die an die Besonderheiten des Ubertragungskanals unter Wasser angepasst ist . Insbesondere wird hierzu ein Ubertragungsprotokoll genutzt , das die geringe Bandbreite , die für die Unterwasserkommunikation zur Verfügung steht , berücksichtigt .

[ 25 ] In einer weiteren Ausgestaltungs form des Verfahren wird oder werden zusätzlich ein Zwischenpunkt oder mehrere Zwischenpunkte mit unterschiedlichen oder gleichen Abständen zwischen den charakteristischen Punkten auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe ausgewählt , sodass das Durchführen des Verfahrens zur Schallausbreitungsberechnung und das Ermitteln eines entfernungsabhängigen Signal/Rausch-Verhältnis der ermittelten Schallenergien zusätz lich an dem ausgewählten Zwischenpunkt oder den ausgewählten Zwischenpunkten erfolgt .

[ 26 ] Dadurch kann durch die gezielte Wahl von Zwischenpunkten die Qualität des Verfahrens zur Schallausbreitungsberechnung und somit das Verfahren zum Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht verbessert werden .

[ 27 ] Somit können beispielsweise im Bereich der Schlepptiefe , d . h . in diesem Fal l der Tauchtiefe , einer Schleppantenne zusätzliche Zwischenpunkte gewählt und dadurch die Genauigkeit in diesen Bereich der Meerestiefe verbessert werden . Insbesondere kann bei einer tiefenvariablen Schleppantenne , wenn diese für die Kommunikation verwendet wird, in der Meerestiefe , in der die Schleppantenne operieren kann, der optimale Schallkanal , d . h . in der optimalen Tauchtiefe , gefunden werden .

[ 28 ] Ebenso kann in einem Bereich der Meerestiefe , in dem die besten Kommunikationsbedingungen vermutet werden, durch zusätzliche Zwischenpunkte die Ortungswahrscheinlichkeit verbessert werden .

[ 29 ] Ein „Zwischenpunkt" ist insbesondere ein Punkt auf dem Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe , welcher zwischen zwei charakteristischen Punkten mit gleichem oder unterschiedlichem Abstand zu diesen charakteristischen Punkten und/oder zwischen einem charakteristischen Punkt und einem anderen Zwischenpunkt mit beliebigem Abstand liegt . Durch die gezielte Wahl von einem Zwischenpunkt oder mehreren Zwischenpunkten kann insbesondere das Ergebnis des Verfahrens zur Schallausbreitungsberechnung für eine bestimmte Meerestiefe verbessert werden .

[ 30 ] Durch Berechnen eines Weges der Schallenergien nach Auf tref f en auf einem Meeresboden und/oder einer Meeresoberfläche wird in weiteren Aus führungsbeispielen eine Struktur des Meeresbodens und/oder der Meeresoberfläche in dem Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung berücksichtigt . Eine Struktur der Meeresoberfläche umfasst beispielsweise den aktuellen Seegang .

[ 31 ] Somit wird auch die Reflexion und/oder Beugung der Schallenergie an einer Meeresoberfläche und/oder am Meeresboden berücksichtigt und das Ergebnis des Verfahrens zur Schallausbreitungsberechnung verbessert .

[ 32 ] In einer weiteren Ausgestaltungs form umfasst das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung in einem f lachen Meer, in welchem insbesondere zehn Wellenlängen des Schallsignals größer als die Meerestief e sind,

Modengleichung und/oder Wellenrechnungen .

[ 33 ] Somit kann auch die Ausbreitung und/oder Beugung und/oder Reflexion von Schall mit großen Wellenlängen, welche gegenüber der geringeren Tiefe von flachem Gewässer nicht vernachlässigt werden können, berücksichtigt werden .

Unter „Modengleichungen" werden insbesondere Gleichungen zur Beschreibung der Ausbreitung von vertikal stehenden und hori zontal fortlaufenden Wellen hinsichtlich ihrer Energieverteilung in verschiedenen Richtungen verstanden .

[ 34 ] Unter „Wellenrechnungen" werden insbesondere Berechnungen der Ausbreitung von Schallwellen nach den Wellengleichungen verstanden . Die Modengleichungen stellen eine Lösung der Wellengleichungen dar .

[ 35 ] In Aus führungsbeispielen wird der Sendeparameter derart gewählt , dass die Unterwasserkommunikationsnachricht von einer Signalverarbeitungseinrichtung, die in einer bekannten Entfernung angeordnet ist , empfangen wird, von der Signalverarbeitungseinrichtung j edoch nicht mehr empfangen werden kann, wenn die Signalverarbeitungseinrichtung in der 2 fachen Entfernung, insbesondere der 1 , 5 fachen Entfernung, angeordnet ist . In anderen Worten ist der Sendeparameter so eingestellt , dass die Unterwasserkommunikationsnachricht von einem Empfänger, z . B . einem Wasserfahrzeug wie einem Schi f f oder einem U-Boot , empfangen werden kann . D . h . insbesondere , dass das Signal/Rausch-Verhäl tnis am Empfänger mittels des Sendeparameters so gewählt ist, dass der Empfänger die Nachricht detektieren kann und diese nicht im Hintergrundrauschen unter geht . Befindet sich ein Dritter j edoch in einer größeren Entfernung zu dem Sender der Unterwasserkommunikationsnachricht , insbesondere weiter entfernt als die 1 , 5- fachen Entfernung oder die doppelte Entfernung, so ist die Nachricht nicht mehr empfangbar .

[ 36 ] Weitere Aus führungsbeispiele zeigen, dass das Profil der Schallgeschwindigkeit über der Meerestiefe für eine Mehrzahl von Koordinaten aus einer Datenbank ausgewählt oder ermittelt wird um eine Mehrzahl von Profilen zu erhalten, wobei das Verfahren zur Schallausbreitungsberechnung für die charakteristischen Punkte der Mehrzahl von Koordinaten durchgeführt wird, und wobei die optimale Tauchtiefe für das Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht unter Verwendung der ermittelten Signal/Rausch-Verhältnisse festgelegt wird und Festlegen des Sendeparameters basierend auf dem Signal/Rausch-Verhältnis der Sendetiefe . Das heißt , es wird nicht nur an einer Koordinate , beispielsweise der Sendeposition, das Profil ausgewählt bzw . ermittelt sondern an zumindest einer weiteren Position, beispielsweise der Koordinate des Empfängers oder einer Koordinate zwischen Sender und Empfänger .

[ 37 ] Analog ist eine Sonaranlage mit einer Antenne zum Senden von Unterwasserkommunikationsnachriten und einer Datenverarbeitungseinrichtung zum Bestimmen eines Sendeparameters für eine Unterwasserkommunikationsnachricht of fenbart , die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet , das vorbeschriebene Verfahren aus zuführen . [ 38 ] Eine „Datenverarbeitungseinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung zum organisierten Umgang mit Daten mit dem Ziel , Informationen über diese Daten zu gewinnen und/oder diese Daten zu verändern . In der Datenverarbeitungseinrichtung werden insbesondere Datensätze erfasst , nach vorgegebenen Verfahren verarbeitet und als Ergebnis ausgegeben . Mit der Datenverarbeitungseinrichtung wird insbesondere ein Verfahren zur Schal lausbreitungsberechnung durchgeführt und eine Ausbreitung von Schallenergien mittels eines Algorithmus berechnet . Insbesondere umfasst eine Datenverarbeitungs-einrichtung einen Computer .

[ 39 ] Ferner ist ein Computerprogramm of fenbart , umfas send Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des vorbeschriebenen Verfahrens aus zuführen .

[ 40 ] Somit wird eine Sonaranlage bereitgestellt , mit welcher sehr schnell , zuverlässig und exakt die optimale Tauchtiefe für den Einsatz der Sende- und Empfangantenne bestimmt werden kann . Somit kann schneller, insbesondere aber auch zuverlässiger und exakter die Unterwasserkommunikationsnachricht übermittelt werden bzw . allgemein eine Unterwasserkommunikation aufgebaut werden . Eine Unterwasserkommunikation umfasst das Senden mehrerer Unterwasserkommunikationsnachrichten und optional auch das Empfangen einer oder mehrerer Unterwasserkommunikationsnachrichten . Es findet also optional ein Nachrichtenaustausch statt . [ 41 ] Des Weiteren kann zeitnah auf die Bewegung des Empfängers unter Wasser reagiert und die Sendeleistung angepasst werden . Insbesondere kann mehrmals innerhalb kurzer Zeit die optimale Meerestiefe bestimmt und die Tauchtiefe einer Antenne zum Senden der Unterwasserkommunikationsnachricht korrigiert werden .

[ 42 ] Unter „Sonaranlage" wird eine Anlage zum Orten von Gegenständen im Raum und/oder unter Wasser mittels empfangener und/oder ausgesandter Schallsignale verstanden . Diese kann auch als Unterwassermodem verwendet werden, und so Unterwasserkommunikationsnachrichten aussenden . Dabei handelt es sich insbesondere um eine aktive Sonaranlage , welche selbst ein Signal ausstrahlt . Insbesondere weist eine Sonaranlage eine Antenne oder mehrere Antennen auf .

[ 43 ] Eine „Antenne" ist insbesondere eine techni sche Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Schallsignalen . Dazu weist eine Antenne insbesondere einen oder mehrere Schallwandler und/oder Hydrophone auf . Bei einer Antenne kann es sich insbesondere um eine Schleppantenne handeln, welche eine elastische , schlauchförmige Hülle aufweist , in welcher insbesondere mehrere Hydrophone angeordnet sind . Die Antenne ist insbesondere der akustische Empfangsteil eines aktiven Sonars .

[ 44 ] Ferner ist ein Unterwasserfahrzeug, insbesondere ein bemanntes Unterwasserfahrzeug (U-Boot ) oder ein unbemanntes autonomes Unterwasserfahrzeug (AUV) , of fenbart , welches die Sonaranlage aufweist , wobei mittels des Unterwasserfahrzeuges das zuvor beschriebenes Verfahren durchführbar ist , sodass die Unterwasserkommunikationsnachricht mit einer niedrigen Abfangwahrscheinlichkeit ausgesendet werden kann . Somit verringert sich auch die Wahrscheinlichkeit , dass das U-Boot geortet wird . Je weniger Geräusche ein U-Boot abgibt , desto schwerer ist dieses zu orten . Die Reduzierung der Schallsendeleistung ist ein Ansatzpunkt , damit das U-Boot leiser wird .

[ 45 ] Somit wird ein Unterwasserfahrzeug bereitgestellt , welches Unterwasserkommunikationsnachrichten exakt auf die aktuellen Gegebenheiten angepasst aussenden kann .

[ 46 ] Folglich kann mit diesem Unterwasserfahrzeug sehr schnell auf sich ändernde Situationen und/oder Bewegungen des Empfängers unter Wasser reagiert und somit auch die Sicherheit des Wasserfahrzeuges verbessert werden .

[ 47 ] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Es zeigt :

Fig . 1 ein Profil einer Schallausbreitungsgeschwindigkeit über einer Meerestiefe .

[ 48 ] Fig . 1 zeigt ein Profil 106 einer Schallausbreitungsgeschwindigkeit 104 über der Meerestiefe 105 . Das Profil 106 der Schallausbreitungsgeschwindigkeit 104 über der Meerestiefe 105 wurde mit einem Sonar experimentell an einer Position im Indischen Ozean ermittelt . An einer Meeresoberfläche 101 ist die Schallausbreitungsgeschwindigkeit 104 zunächst innerhalb der ersten Meter einer Wassersäule konstant , nimmt dann bis auf eine Meerestiefe von 1 . 000m ab und steigt anschließend in der Nähe des Meeresbodens 102 wieder an . Auf dem Profil 106 der Schallausbreitungsgeschwindigkeit 104 über der Meerestiefe 105 sind sieben charakteristische Punkte 107 mit den entsprechenden Meerestiefen ausgewählt , wobei lokale Maxima und Minima durch mathematische Di f ferenz ierung gewonnen wurden . Zudem sind drei Zwischenpunkte 108 zwischen den charakteristischen Punkten 107 in Meerestiefen zwischen 200 und 800m ausgewählt .

Bezugs zeichenliste

101 Meeresoberfläche

104 Schallausbreitungsgeschwindigkeit ( in m/ s )

105 Meerestiefe ( in m) 106 Profil der Schallausbreitungsgeschwindigkeit über der

Meerestief e

107 charakteristische Punkte auf dem Profil der Schallausbreitungsgeschwindigkeit über der Meerestiefe

108 Zwischenpunkte auf dem Profil der Schallausbreitungs- geschwindigkeit über der Meerestiefe