RU2015143476A - Способ экологического мониторинга и система для его реализации - Google Patents

Claims (10)

1. Способ экологического мониторинга, заключающийся в обзоре трубопровода трассоискателем путем облета на вертолете, одновременном сканировании трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками и совместной цифровой фильтрации сигналов радиолокаторов, тепловизионного и телевизионного датчиков, при этом в качестве трассоискателя используют четыре радиолокатора разных длин волн, приемопередающие антенны четырех радиолокаторов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, принятые ими сигналы обрабатывают по алгоритму синтезированной апертуры, а о месте утечки жидкости или газа из трубопровода судят по локальному понижению температуры, зарегистрированному тепловизионным датчиком, и информации, полученной радиолокаторами и телевизионным датчиком, при этом о глубине залегания трубопровода судят по цвету его изображения на экране индикатора, одновременно принимают сигналы источника радиоизлучений экологического или стихийного бедствия на пять антенн, четыре из которых являются приемопередающими и размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, над втулкой которого помещают пятую приемную антенну измерительного канала, общую для четырех пеленгационных каналов, расположенных в азимутальной и угломестной плоскостях, по два на каждую плоскость, и подключенных к приемопередающим антеннам соответственно, преобразуют принимаемые сигналы по частоте с использованием частоты ω_г1 первого гетеродина, которую изменяют по пилообразному закону в заданном диапазоне частот для поиска и обнаружения в этом диапазоне сигналов источника радиоизлучений экологического или стихийного бедствия, выделяют напряжения первой промежуточной частоты, в случае обнаружения сигнала источника радиоизлучений экологического или стихийного бедствия прекращают перестройку частоты ω_г1 первого гетеродина на время, необходимое для анализа параметров обнаруженного сигнала и их регистрации, повторно преобразуют напряжение первой промежуточной частоты измерительного канала по частоте с использованием стабильной частоты ω_г2 второго гетеродина, анализируют и регистрируют основные параметры обнаруженного сигнала, перемножают напряжение второй промежуточной частоты измерительного канала с напряжениями первой промежуточной частоты пеленгационных каналов, выделяют фазомодулированные напряжения на стабильной частоте ω_г2 второго гетеродина, перемножают фазомодулированные напряжения в каждой плоскости между собой, выделяют низкочастотные напряжения на частоте Ω вращения винта вертолета, точно, но неоднозначно измеряют азимут α и угол места β источника радиоизлучений экологического или стихийного бедствия с использованием напряжения опорного генератора на частоте Ω, в каждой плоскости осуществляют автокорреляционную обработку фазомодулированных напряжений, грубо, но однозначно измеряют азимут α и угол места β источника радиоизлучений экологического или стихийного бедствия, регистрируют и обрабатывают измеренные значения азимута α и угла места β, формируют из зарегистрированной информации аналоговое и цифровое сообщения, скремблируют их, аналоговым скремблированным сообщением модулируют по амплитуде высокочастотное колебание, формируют сигнал с амплитудной модуляцией, манипулируют его по фазе скремблированным цифровым сообщением, формируют сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, усиливают его по мощности, излучают в эфир, улавливают его на наземном пункте экологического контроля, усиливают по напряжению, преобразуют по частоте с использованием напряжения первого гетеродина, частоту которого периодически перестраивают в заданном диапазоне частот, и выделяют первое напряжение промежуточной частоты, а затем удваивают его фазу, измеряют ширину спектра первого напряжения промежуточной частоты и его второй гармоники, сравнивают их между собой и в случае значительного их отличия принимают решение об обнаружении сложного сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и разрешают дальнейшую его обработку, ограничивают по амплитуде обнаруженный сложный сигнал с комбинированной модуляцией и фазовой манипуляцией, формируют сигнал с фазовой манипуляцией, используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования сигнала с амплитудной модуляцией, выделяют первое низкочастотное напряжение, дескремблируют его, формируют низкочастотное напряжение, пропорциональное аналоговой модулирующей функции, регистрируют и анализируют его, выделяют вторую гармонику напряжения промежуточной частоты, ограничивают ее по амплитуде, делят по фазе на два, выделяют гармоническое напряжение, используют его в качестве опорного напряжения для фазового детектирования сигнала с фазовой манипуляцией, выделяют второе низкочастотное напряжение, дескремблируют его, формируют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют и анализируют его, отличающийся тем, что принимаемый сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией преобразуют по частоте с использованием напряжения второго гетеродина, частоту ω_Г2 которого также периодически перестраивают в заданном диапазоне частот, выделяют второе напряжение промежуточной частоты, перемножают его с первым напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение υ, пропорциональное корреляционной функции R(τ), сравнивают его с пороговым напряжением υ_пор, что соответствует максимальному значению υ_max низкочастотного напряжения, пропорционального максимальному значению корреляционной функции R(τ), формируют управляющее напряжение и разрешают дальнейшую обработку первого напряжения промежуточной частоты, причем частоты ω_Г1 и ω_Г2 первого и второго гетеродинов разносят на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр,

выбирают симметричными относительно частоты ω₁ принимаемого сложного сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией

ω_Г2-ω₁=ω₁-ω_Г1=ω_пр

и перестраивают синхронно.

2. Система экологического мониторинга, содержащая блок радиолокационного контроля и блок радиотехнического контроля, размещенные на борту вертолета, при этом блок радиолокационного контроля содержит четыре радиолокатора, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора передатчика, антенного переключателя, второй вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, а вход-выход связан с приемопередающей антенной приемника, второй вход которого через генератор строб-импульса соединен с выходом синхронизатора, и блока обработки, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, а выход подключен к соответствующему входу четырехцветного индикатора, выходы антенных переключателей, синхронизатора, тепловизионного датчика и телевизионного датчика подключены к соответствующим входам блока приема, выход которого подключен ко входу блока регистрации и обработки полученной информации, вход тепловизионного и телевизионного датчиков соединен с выходом синхронизатора, блок радиотехнического контроля состоит из одного измерительного канала и четырех пеленгаторных каналов, измерительный канал содержит последовательно включенные приемную антенну, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилитель первой промежуточной частоты, обнаружитель, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель второй промежуточной частоты и анализатор параметров принимаемого сигнала, каждый пеленгаторный канал содержит последовательно подключенные к выходу соответствующей приемопередающей антенны смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, пятый узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены третья линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к соответствующим входам блока регистрации и обработки полученной информации, выходы блока приема и анализатора параметров принимаемого сигнала также подключены к соответствующим входам блока регистрации и обработки полученной информации, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, приемопередающие антенны размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, приемная антенна размещена над втулкой винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, телеметрической устройство и наземный пункт экологического контроля, причем телеметрическое устройство устанавливается на борту вертолета и содержит последовательно подключенные к первому выходу блока регистрации и обработки полученной информации формирователь аналогового сообщения, аналоговый скремблер, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну, которая размещена над втулкой винта вертолета, ко второму выходу блока регистрации и обработки полученной информации последовательно подключены формирователь цифрового сообщения, и цифровой скремблер, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора, наземный пункт экологического контроля содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого через первый гетеродин соединен с первым выходом блока перестройки, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные удвоитель фазы, второй анализатор спектра, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого анализатора спектра, первый пороговый блок, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, первый ключ, первый амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, аналоговый дескремблер и блок регистрации и анализа, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены первый узкополосный фильтр, второй амплитудный ограничитель, делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр, второй амплитудный ограничитель, делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, и цифровой дескремблер, выход которого соединен со вторым входом блока регистрации и анализа, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом порогового блока, отличающаяся тем, что она снабжена вторым гетеродином, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, коррелятором, вторым пороговым блоком и вторым ключом, причем ко второму выходу блока перестройки последовательно подключены второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй усилитель промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй пороговый блок и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к входам удвоителя фазы и первого анализатора спектра, и ко второму входу первого ключа, частоты ω_Г1 и ω_Г2 первого и второго гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр,

выбраны симметричными относительно частоты принимаемого сложного сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией

ω_Г2-ω₁=ω₁-ω_Г1=ω_пр

и перестраивается синхронно.