RU165270U1 - Устройство для определения местоположения источника сигналов - Google Patents

Abstract

Устройство для определения местоположения источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), отличающееся тем, что дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и первую схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам.

Известно устройство для определения направления [1], содержащее электроннолучевую трубку, последовательно соединенные первые магнитную антенну, полосовой фильтр, усилитель, синхронный детектор и формирователь сигналов, последовательно соединенные вторые магнитную антенну, полосовой фильтр, усилитель, синхронный детектор и формирователь сигналов, последовательно соединенные электрическую антенну, третий полосовой фильтр, третий усилитель, фазовращатель и ограничитель, причем выход последнего подключен ко вторым входам первого и второго синхронных детекторов, а выходы формирователей сигналов подключены к электроннолучевой трубке.

Это устройство не обеспечивает возможности оценки дальности до источников сигналов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения местоположения источника сигналов [2] (комбинированная система грозоопределения, состоящая из инфразвукового комплекса и электрической антенны), содержащее три микробарометра, инфразвуковой микрофон и электростатический флюксметр, подключенные через аналого-цифровые преобразователи (АЦП), к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ или микропроцессору). В прототипе местоположение источника сигнала определяется по результатам дальнейшей обработки оператором записанных сигналов. Для определения азимута используются разности времени прихода инфразвуковых сигналов на не менее, чем на три микробарометра, разнесенные друг от друга более, чем на 90 метров (трехпозиционная система регистрации), а для определения дальности используется разность времени прихода сигналов на электростатический флюксметр и инфразвуковой микрофон (или микробарометры). Недостатками прототипа являются большая погрешность при использовании его на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и низкая помехоустойчивость устройства из-за использования электрической компоненты сигнала, а также при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов.

Технический результат достигается тем, что устройство для определения местоположения источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и первую схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные четвертую антенну, одиннадцатый усилитель, восьмой фильтр, двенадцатый усилитель, шестой пороговый блок, вторую схему ИЛИ и третью схему ИЛИ, последовательно соединенные девятый ЦАП и шестой калибратор, последовательно соединенные десятый ЦАП и четвертый формирователь, а также шестой АЦП, четвертую схему ИЛИ, подключенную первым и вторым входами, соответственно, ко второй и к первой схемам ИЛИ, а выходом подключенную ко второму таймеру и к ПЭВМ, причем перпендикулярные друг к другу первая и вторая антенны и перпендикулярные друг к другу третья и четвертая антенны выполнены магнитными и совместно попарно размещены в одной плоскости так, что вторая антенна параллельна третьей антенне, первый, второй, третий и четвертый формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий и четвертый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу восьмого фильтра, а выходом подключен к ПЭВМ, первая схема ИЛИ подключена вторым входом ко второму пороговому блоку, а выходом подключена к третьей схеме ИЛИ, третья схема ИЛИ подключена выходом к первому таймеру, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого и второго фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, четвертый формирователь подключен к управляющим входам третьего и восьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго, третьего и шестого калибраторов подключены, соответственно, к первой, второй, третьей и четвертой антеннам, второй вход второй схемы ИЛИ подключен к третьему пороговому блоку, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого и второго счетчиков, выходы и управляющие входы первого и второго таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ.

Такое выполнение устройства для определения местоположения источника сигналов обеспечивает уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Принятые обозначения:

1 - первая антенна, 2 - первый микробарометр, 3 - второй микробарометр, 4 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 5 - второй АЦП, 6 - третий АЦП, 7 - четвертый АЦП, 8 - пятый АЦП, 9 - персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ), 10 - блок системы единого времени, 11 - блок связи с абонентами, 12 - первый усилитель, 13 - первый фильтр, 14 - второй усилитель, 15 - первый пороговый блок, 16 - первая схема ИЛИ, 17 - вторая антенна, 18 - третий усилитель, 19 - второй фильтр, 20 - четвертый усилитель, 21 - второй пороговый блок, 22 - третья антенна, 23 - пятый усилитель, 24 - третий фильтр, 25 - шестой усилитель, 26 - третий пороговый блок, 27 - седьмой усилитель, 28 - четвертый фильтр, 29 - восьмой усилитель, 30 - пятый фильтр, 31 - четвертый пороговый блок, 32 - первая схема И, 33 - первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), 34 - первый калибратор, 35 - второй ЦАП, 36 - второй калибратор, 37 - третий ЦАП, 38 - третий калибратор, 39 - четвертый ЦАП, 40 - четвертый калибратор, 41 - пятый ЦАП, 42 - первый формирователь, 43 - шестой ЦАП, 44 - второй формирователь, 45 - первый таймер, 46 - вторая схема И, 47 - первый счетчик, 48 - девятый усилитель, 49 - шестой фильтр, 50 - десятый усилитель, 51 - седьмой фильтр, 52 - пятый пороговый блок, 53 - третья схема И, 54 - седьмой ЦАП, 55 - пятый калибратор, 56 - восьмой ЦАП, 57 - третий формирователь, 58 - второй таймер, 59 - четвертая схема И, 60 - второй счетчик, 61 - тактовый генератор, 62 - третий таймер, 63 - четвертый таймер, 64 - четвертая антенна, 65 - одиннадцатый усилитель, 66 - восьмой фильтр, 67 - двенадцатый усилитель, 68 - шестой пороговый блок, 69 - вторая схема ИЛИ, 70 - третья схема ИЛИ, 71 - девятый ЦАП, 72 - шестой калибратор, 73 - десятый ЦАП, 74 - четвертый формирователь, 75 - шестой АЦП, 76 - четвертая схема ИЛИ.

Устройство для определения местоположения источника сигналов содержит первую антенну 1, первый микробарометр 2 и второй микробарометр 3, а также первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, второй АЦП 5, третий АЦП 6, четвертый АЦП 7, и пятый АЦП 8, подключенные к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ) 9, блок 10 системы единого времени и блок 11 связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ 9, последовательно соединенные первый усилитель 12, первый фильтр 13, второй усилитель 14, первый пороговый блок 15 и первую схему ИЛИ 16, последовательно соединенные вторую антенну 17, третий усилитель 18, второй фильтр 19, четвертый усилитель 20 и второй пороговый блок 21, последовательно соединенные третью антенну 22, пятый усилитель 23, третий фильтр 24, шестой усилитель 25 и третий пороговый блок 26, последовательно соединенные седьмой усилитель 27, четвертый фильтр 28, восьмой усилитель 29, пятый фильтр 30, четвертый пороговый блок 31 и первую схему И 32, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 33 и первый калибратор 34, последовательно соединенные второй ЦАП 35 и второй калибратор 36, последовательно соединенные третий ЦАП 37 и третий калибратор 38, последовательно соединенные четвертый ЦАП 39 и четвертый калибратор 40, последовательно соединенные пятый ЦАП 41 и первый формирователь 42, последовательно соединенные шестой ЦАП 43 и второй формирователь 44, последовательно соединенные первый таймер 45, вторую схему И 46 и первый счетчик 47, последовательно соединенные девятый усилитель 48, шестой фильтр 49, десятый усилитель 50, седьмой фильтр 51, пятый пороговый блок 52 и третью схему И 53, последовательно соединенные седьмой ЦАП 54 и пятый калибратор 55, последовательно соединенные восьмой ЦАП 56 и третий формирователь 57, последовательно соединенные второй таймер 58, четвертую схему И 59 и второй счетчик 60, а также тактовый генератор 61, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И 46, 59, третий таймер 62 и четвертый таймер 63, последовательно соединенные четвертую антенну 64, одиннадцатый усилитель 65, восьмой фильтр 66, двенадцатый усилитель 67, шестой пороговый блок 68, вторую схему ИЛИ 69 и третью схему ИЛИ 70, последовательно соединенные девятый ЦАП 71 и шестой калибратор 72, последовательно соединенные десятый ЦАП 73 и четвертый формирователь 74, а также шестой АЦП 75, и четвертую схему ИЛИ 76, подключенную первым и вторым входами, соответственно, ко второй и к первой схемам ИЛИ 69, 16, а выходом подключенную ко второму таймеру 58 и к ПЭВМ 9, причем перпендикулярные друг к другу первая и вторая антенны 1, 17 и перпендикулярные друг к другу третья и четвертая антенны 22, 64 выполнены магнитными и совместно попарно размещены в одной плоскости так, что вторая антенна 17 параллельна третьей антенне 22, первый, второй, третий и четвертый формирователи 42, 44, 57, 74 выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой пороговые блоки 15, 21, 26, 31, 52, 68 выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой фильтры 13, 19, 24, 28, 30, 49, 51, 66 выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый усилители 12, 14, 18, 20, 23, 25, 27, 29, 48, 50, 65, 67 выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий и четвертый таймеры 45, 58, 62, 63 выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И 32 подключена вторым входом к первому таймеру 45, третьим входом подключена к третьему таймеру 62, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика 47, третья схема И 53 подключена вторым входом ко второму таймеру 58, третьим входом подключена к четвертому таймеру 63, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика 60, шестой АЦП 75 подключен входом к выходу восьмого фильтра 66, а выходом подключен к ПЭВМ 9, первая схема ИЛИ 16 подключена вторым входом ко второму пороговому блоку 21, а выходом подключена к третьей схеме ИЛИ 70, третья схема ИЛИ 70 подключена выходом к первому таймеру 45, первая антенна 1 подключена к первому усилителю 12, первый микробарометр 2 подключен выходом к седьмому усилителю 27, а входом акустически связан с четвертым калибратором 40, второй микробарометр 3 подключен выходом к девятому усилителю 48, а входом акустически связан с пятым калибратором 55, первый формирователь 42 подключен к управляющим входам первого и второго фильтров 13, 19, второй формирователь 44 подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров 28, 30, третий формирователь 57 подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров 49, 51, четвертый формирователь 74 подключен к управляющим входам третьего и восьмого фильтров 24, 66, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП 4, 5, 6, 7, 8 подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам 13, 19, 24, 28, 49, выходы первого, второго, третьего и шестого калибраторов 34, 36, 38, 72 подключены, соответственно, к первой, второй, третьей и четвертой антеннам 1, 17, 22, 64, второй вход второй схемы ИЛИ 69 подключен к третьему пороговому блоку 26, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого и второго счетчиков 47, 60, выходы и управляющие входы первого и второго таймеров 45, 58, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров 62, 63 подключены к ПЭВМ 9.

Устройство для определения местоположения источника сигналов, установленное на однопозиционном пункте наблюдения и регистрации, с двумя точками регистрации инфразвука и электромагнитного излучения (ЭМИ) на каждой, работает следующим образом. При возникновении, например, молниевого разряда сначала на пункт наблюдения приходит ЭМИ. Токи, наведенные в магнитной первой антенне 1, магнитной второй антенне 17, магнитной третьей антенне 22 и магнитной четвертой антенне 64 от источника сигналов, через первый, третий, пятый и одиннадцатый усилители 12, 18, 23, 65, первый, второй, третий и восьмой фильтры 13, 19, 24, 66 и первый, второй, третий и шестой АЦП 4, 5, 6, 75 поступают в ПЭВМ 9, где начинается цикл обработки информации при превышении сигналом от любой из четырех антенн заданного ему порогового значения. Принятые сигналы ортогональных первой, второй, третьей и четвертой антенн 1, 17, 22, 64 (установленных на точках регистрации попарно, например, так, что первая антенна 1 ориентирована максимумом диаграммы направленности на вторую точку регистрации, а четвертая антенна 64 ориентирована максимумом диаграммы направленности на первую точку регистрации) используются для определения известными способами [3] углов α, β прихода сигнала ЭМИ на точки регистрации т.е. углов между направлением из одной точки регистрации на другую точку регистрации и направлением из каждой точки регистрации на источник сигналов ЭМИ, например, по формуле,

где А₁, А₂ - амплитуды сигналов средней частоты ЭМИ, поступающих в ПЭВМ 9 из второго и первого АЦП 5, 4, соответственно,

А₃, А₄ - амплитуды сигналов средней частоты ЭМИ, поступающих в ПЭВМ 9 из третьего и шестого АЦП 6, 75, соответственно.

Одновременно сигналы антенн с выхода первого фильтра 13 поступают через второй усилитель 14 на первый пороговый блок 15, с выхода второго фильтра 19 сигналы поступают через четвертый усилитель 20 на второй пороговый блок 21, с выхода третьего фильтра 24 сигналы поступают через шестой усилитель 25 на третий пороговый блок 26, а с выхода восьмого фильтра 66 сигналы поступают через двенадцатый усилитель 67 на шестой пороговый блок 68. При превышении сигналами значений, заданных ПЭВМ 9, на выходах первого и второго пороговых блоков 15, 21 формируются логические единицы, поступающие на первую схему ИЛИ 16, выходной сигнал которой поступает на третью и четвертую схемы ИЛИ 70, 76, а на выходах третьего и шестого пороговых блоков 26, 68 формируются логические единицы, поступающие на вторую схему ИЛИ 69, выходной сигнал которой поступает на вторые входы третьей и четвертой схем ИЛИ 70, 76. Таким образом, при превышении сигналами значений, заданных ПЭВМ 9, на любой из антенн, выходные сигналы третьей и четвертой схем ИЛИ 70, 76 запускают первый и второй таймеры 45, 58. Выходные сигналы таймеров 45, 58 разрешают прохождение импульсов от тактового генератора 61 через вторую схему И 46 на первый счетчик 47 и подготавливают первую схему И 32, а также через четвертую схему И 59 на второй счетчик 60 и подготавливают третью схему И 53. Таким образом, начинается отсчет времени с момента прихода на пункт наблюдения электромагнитного излучения (ЭМИ) зарегистрированного явления, например, грозового разряда. Сопутствующая этому явлению инфразвуковая волна приходит позднее на первую и вторую точки регистрации инфразвука, находящиеся на пункте наблюдения, принимается первым и вторым микробарометрами 2 и 3, выходные сигналы которых поступают в ПЭВМ 9, соответственно, через седьмой усилитель 27, четвертый фильтр 28 и четвертый АЦП 7 и через девятый усилитель 48, шестой фильтр 49 и пятый АЦП 8. Кроме того, выходные сигналы первого и второго микробарометров, поступают, соответственно, через восьмой усилитель 29 и пятый фильтр 30 на четвертый пороговый блок 31, и через десятый усилитель 50 и седьмой фильтр 51 на пятый пороговый блок 52. При превышении сигналом значения, заданного ПЭВМ 9, на выходе четвертого порогового блока 31 формируется логическая единица, поступающая на первую схему И 32, выходной сигнал которой, при наличии разрешающего сигнала на третьем входе от третьего таймера 62, останавливает первый счетчик 47 и фиксирует интервал времени между приходами ЭМИ и инфразвука на первую точку регистрации. Аналогично, при превышении сигналом значения, заданного ПЭВМ 9, на выходе пятого порогового блока 52 формируется логическая единица, поступающая на третью схему И 53, выходной сигнал которой, при наличии разрешающего сигнала на третьем входе от четвертого таймера 63, останавливает второй счетчик 60 и фиксирует интервал времени между приходами ЭМИ и инфразвука на вторую точку регистрации. Полученные значения интервалов времени с выходов первого и второго счетчиков 47, 60 поступают в ПЭВМ 9, где по заранее измеренному при калибровке микробарометров значению скорости инфразвука определяются расстояния А, В от точек регистрации до источника сигналов, а с учетом полученных направлений α, β на источник сигналов из точек регистрации определяется приближенное местоположение источника сигналов. Однако реальная скорость инфразвука на трассе зависит от местности и может отличаться от скорости инфразвука, полученной при калибровке микробарометров. Для уточнения местоположения источника сигналов определяется уточненная скорость инфразвука на трассах от источника сигналов до точек регистрации по известному расстоянию С между точками регистрации, углам α, β прихода сигнала на точки регистрации и интервалам времени Δt₁, Δt₂ между приходом ЭМИ и инфразвука на точки регистрации. Из полученного треугольника следует:

А·cosα+В·cosβ=С;

А=V·Δt₁; В=V·Δt₂;

V=С/(Δt₁·cosα+Δt₂·cosβ),

где А - расстояние от первой точки регистрации до источника сигналов,

В - расстояние от второй точки регистрации до источника сигналов,

С - расстояние между первой и второй точками регистрации,

α, β - углы прихода сигнала на первую и вторую точки регистрации,

Δt₁ - интервал времени между приходом ЭМИ и инфразвука на первую точку регистрации,

Δt₂ - интервал времени между приходом ЭМИ и инфразвука на вторую точку регистрации,

V - уточненная скорость инфразвука на трассах от источника сигналов до точек регистрации.

По уточненной скорости инфразвука и интервалам времени между приходом ЭМИ и инфразвука на точки регистрации определяются уточненные значения А, В и уточненное местоположение источника сигналов.

Для предотвращения ложных остановов первого и второго счетчиков 47, 60 от более поздних ближних сигналов, которые могут появиться за время распространения инфразвука, в ПЭВМ 9 вычисляются приближенное значение дальности и ожидаемые моменты прихода инфразвука с запасом на ошибки оценки, а по показаниям первого и второго счетчиков 47, 60 в нужный момент ПЭВМ 9 открывает временное окно с помощью третьего таймера 62 для прохождения сигнала останова первого счетчика 47 и открывает временное окно с помощью четвертого таймера 63 для прохождения сигнала останова второго счетчика 60.

Вычисление приближенного значения дальности производится до прихода инфразвука, по полученным углам прихода ЭМИ и известному расстоянию между точками регистрации решается геометрическая задача нахождения сторон треугольника по двум углам и прилегающей стороне, т.е. определяются расстояния А, В от точек регистрации до источника сигналов, а с учетом полученных направлений на источник сигналов и расстояний от точек регистрации определяется приближенное местоположение источника сигналов, которое далее используется для расчета разрешенного временного интервала регистрации прихода инфразвука с целью защиты от помех, приходящих за время прохождения инфразвука от источника сигналов до пункта наблюдения. Для малых углов прихода сигналов, близких к 0 или 180 градусам, когда ошибка триангуляции велика, ПЭВМ 9 открывает временное окно сразу же после прихода ЭМИ, учитывая малую вероятность трех событий - возникновение помехи при малых углах прихода сигналов, размещение источника помехи ближе, чем источник сигналов, и возникновение помехи раньше, чем инфразвук от источника сигналов войдет в зону близости источника помехи.

При необходимости вычисление приближенного значения дальности и установка временного окна могут быть проведены для малых углов прихода сигналов по результатам анализа спектра сигнала ЭМИ по формуле, учитывающей изменение спектра сигнала ЭМИ в зависимости от пройденного расстояния [4]:

где R - расстояние до источника сигнала, С - скорость света,

ω₁, ω₂ - соответственно, верхняя и нижняя частоты сигнала ЭМИ,

H₁, Н₂ - соответственно, амплитуды сигналов нижней и верхней частоты сигнала ЭМИ.

При появлении помехи, не забивающей весь рабочий диапазон частот, в ПЭВМ 9 по результатам предварительного частотного анализа формируются управляющие сигналы для диапазонов ЭМИ и инфразвука отдельно, которые подаются на пятый, шестой, восьмой и десятый ЦАП 41, 43, 56, 73 и через первый, второй, третий и четвертый формирователи 42, 44, 57, 74 поступают на управляющие входы первого, второго, третьего и восьмого фильтров 13, 19, 24, 66 диапазона ЭМИ, а также на управляющие входы четвертого, пятого, шестого и седьмого фильтров 28, 30, 49, 51 диапазона инфразвука и вырезают из полосы пропускания участки частот помехи. Структура первого, второго, третьего и четвертого формирователей 42, 44, 57, 74 зависит от типа управления фильтров, в простейшем случае это могут быть сглаживающие звенья с усилителями мощности, если фильтры управляются напряжением. В зависимости от фона и уровня помех по сигналам из ПЭВМ 9 предварительно устанавливаются также уровни срабатывания отдельно для первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого пороговых блоков 15, 21, 26, 31, 52, 68.

Требуемые амплитудные и фазовые соотношения сигналов формируются с помощью команд ПЭВМ 9, поступающих на управляющие входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилителей 12, 14, 18, 20, 23, 25, 27, 29, 48, 50, 65, 67 с помощью цифровых потенциометров.

Указанные режимы работы устройства могут быть реализованы одновременно в разных комбинациях, с использованием отдельного управления для каждого усилителя, фильтра и порогового блока.

Для контроля усилительно - преобразовательных трактов предусмотрена подача калибровочных сигналов на первую, вторую, третью и четвертую антенны 1, 17, 22, 64 от, соответственно, первого, второго, третьего и шестого калибраторов 34, 36, 38, 72, управляемых ПЭВМ 9 с помощью первого, второго, третьего и девятого ЦАП 33, 35, 37, 71. Калибровка первого и второго микробарометров 2 и 3 осуществляется с помощью четвертого и пятого калибраторов 40, 55. Четвертый и пятый калибраторы 40, 55 являются управляемыми от ПЭВМ 9 источниками импульсного и синусоидального инфразвука, в конкретном случае это усилители мощности с динамическими громкоговорителями. Четвертый и пятый калибраторы 40, 55 установлены на расстоянии нескольких метров от первого и второго микробарометров 2, 3, соответственно, и акустически связаны с последними через окружающую среду. В процессе калибровки определяются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) первого микробарометра 2 с седьмым усилителем 27 и четвертым фильтром 28, и второго микробарометра 3 с девятым усилителем 48 и шестым фильтром 49, а также скорость инфразвука на текущий момент. Для этого в памяти ПЭВМ 9 хранятся цифровые образы эталонных синусоидальных сигналов и импульсного сигнала, которые из ПЭВМ 9 передаются в четвертый калибратор 40 через четвертый ЦАП 39 и в пятый калибратор 55 через седьмой ЦАП 54. Для снятия АЧХ на первый и второй микробарометры 2, 3 подаются эталонные синусоидальные акустические сигналы с частотами рабочего диапазона первого и второго микробарометров 2, 3 которые преобразуются, усиливаются, фильтруются и через четвертый и пятый АЦП 7, 8 поступают в ПЭВМ 9, где вычисляются АЧХ. Для определения скорости инфразвука на текущий момент ПЭВМ 9 подает эталонный импульсный сигнал на четвертый и пятый калибраторы 40, 55 и одновременно запускает третий и четвертый таймеры 62, 63, а через первый и второй таймеры 45, 58 запускает первый и второй счетчики 47, 60, которые начинают отсчет времени прохождения инфразвуком известных расстояний между четвертым калибратором 40 и первым микробарометром 2 и между пятым калибратором 55 и вторым микробарометром 3. Выходной сигнал первого микробарометра 2 через седьмой усилитель 27, четвертый фильтр 28, а также через восьмой усилитель 29 и пятый фильтр 30 поступает на четвертый пороговый блок 31 и первую схему И 32 и останавливает первый счетчик 47. Выходной сигнал второго микробарометра 3 через девятый усилитель 48, шестой фильтр 49, а также через десятый усилитель 50 и седьмой фильтр 51 поступает на пятый пороговый блок 52 и третью схему И 53 и останавливает второй счетчик 60. Полученные значения интервалов времени с выходов первого и второго счетчиков 47, 60 поступают в ПЭВМ 9, где по известным расстояниям между четвертым калибратором 40 и первым микробарометром 2 и между пятым калибратором 55 и вторым микробарометром 3 определяется скорость инфразвука на текущий момент для расчета расстояния до источника сигнала.

Информация, полученная в процессе работы, привязывается к единому времени с помощью блока 10 системы единого времени (Глонасс), и передается по назначению с помощью блока 11 связи с абонентами.

Таким образом, предлагаемое устройство для определения местоположения источника сигналов в сравнении с прототипом обеспечивает уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов.

Источники информации

1. Забытая радиометеорология, В. Поляков, журнал Радио, 2004, номер 7, стр. 29-30,

http://detect-ufo.narod.ru/pribor/detect_radio/pelengatr_01.html

http://www.chipinfo.ru/literature/radio/200407/p29-30.html

2. Электромагнитная акустическая система обнаружения грозовых разрядов, К.В. Вознесенская, А.В. Соловьев, И.С. Гибанов, Д.С. Провоторов, М.В. Чепчугов, А.А. Бочаров, Вестник науки Сибири. Серия Инженерные науки 2012. №5 (6), стр. 70-75, http://sjs.tpu.ru/journal/article/view/510/420, УДК 534.321.8

3. Широкополосное двухкомпонентное приемное антенное устройство (патент РФ №2474014 C1, H01Q 7/04, 2011 г., опубл. 27.01.2013)

4. Способ и устройство штормового предупреждения (патент США №4672305, G01N 31/02,1984 г. опубл. 09.07.1987 г.)

Claims (1)

1. Устройство для определения местоположения источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), отличающееся тем, что дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и первую схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также тактовый генератор, подключенный к вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные четвертую антенну, одиннадцатый усилитель, восьмой фильтр, двенадцатый усилитель, шестой пороговый блок, вторую схему ИЛИ и третью схему ИЛИ, последовательно соединенные девятый ЦАП и шестой калибратор, последовательно соединенные десятый ЦАП и четвертый формирователь, а также шестой АЦП, четвертую схему ИЛИ, подключенную первым и вторым входами, соответственно, к второй и к первой схемам ИЛИ, а выходом подключенную к второму таймеру и к ПЭВМ, причем перпендикулярные друг к другу первая и вторая антенны и перпендикулярные друг к другу третья и четвертая антенны выполнены магнитными и совместно попарно размещены в одной плоскости так, что вторая антенна параллельна третьей антенне, первый, второй, третий и четвертый формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий и четвертый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена к входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом к второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена к входу останова второго счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу восьмого фильтра, а выходом подключен к ПЭВМ, первая схема ИЛИ подключена вторым входом к второму пороговому блоку, а выходом подключена к третьей схеме ИЛИ, третья схема ИЛИ подключена выходом к первому таймеру, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого и второго фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, четвертый формирователь подключен к управляющим входам третьего и восьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго, третьего и шестого калибраторов подключены, соответственно, к первой, второй, третьей и четвертой антеннам, второй вход второй схемы ИЛИ подключен к третьему пороговому блоку, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого и второго счетчиков, выходы и управляющие входы первого и второго таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ.

   

   

Images