RU2231090C1 - Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization - Google Patents
Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231090C1 RU2231090C1 RU2002135298/28A RU2002135298A RU2231090C1 RU 2231090 C1 RU2231090 C1 RU 2231090C1 RU 2002135298/28 A RU2002135298/28 A RU 2002135298/28A RU 2002135298 A RU2002135298 A RU 2002135298A RU 2231090 C1 RU2231090 C1 RU 2231090C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio
- anomalous
- earthquake
- time
- delays
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к геофизике и предназначено для прогноза в длинноволновом (ДВ) диапазоне радиоволн коровых землетрясений [1] и локации областей динамичных сейсмоионосферных взаимодействий в надэпицентральных зонах сейсмоактивных регионов Земли, для которых характерны землетрясения с магнитудой М>4.The invention relates to geophysics and is intended for prediction in the long-wave (LW) range of radio waves of crustal earthquakes [1] and for the location of areas of dynamic seismic-ionospheric interactions in the epicenter zones of seismically active regions of the Earth, which are characterized by earthquakes with magnitudes M> 4.
Известен способ [2] определения места предполагаемого землетрясения, в частности сильного, включающий ряд разнесенных во времени последовательных серий измерений электрической и магнитной компонент электромагнитного поля, индуцированного низкочастотным излучением околоземной плазмы на высотах верхней атмосферы, и выработке, при наличии зон устойчивого наблюдения индуцированных излучений, превышающих более чем на 15-20 дБ уровень фона естественных излучений, суждений о существовании предвестников землетрясения, пространственное положение источников которых отождествляют с надэпицентральным районом предполагаемого землетрясения.There is a method [2] for determining the location of an alleged earthquake, in particular a strong one, including a series of spaced-apart successive series of measurements of the electric and magnetic components of the electromagnetic field induced by low-frequency radiation of near-Earth plasma at heights of the upper atmosphere, and generating, in the presence of zones of stable observation of induced radiation, exceeding by more than 15-20 dB the level of the background of natural emissions, judgments about the existence of earthquake precursors, spatial polo the sources of which are identified with the supra-epicenter region of the alleged earthquake.
Устройство, реализующее этот способ, содержит размещенные на искусственном спутнике Земли (ИСЗ) спектроанализаторы низких частот, запоминающее устройство штатной телеметрии и размещенные в пункте управления движением ИСЗ регистратор, вычислительный комплекс (ВК) и каналы обмена данными между приемопередатчиками ИСЗ и ВК.A device that implements this method contains low-frequency spectrum analyzers located on an artificial Earth satellite (AES), a standard telemetry storage device, and a recorder, a computer complex (VK), and data exchange channels between the AES and VC transceivers located in the satellite’s motion control center.
Точность определения координат для эпицентра предполагаемого землетрясения известным способом часто не удовлетворяет практическим требованиям вследствие большой скважности между сериями измерений компонент электромагнитного поля и малой информативности данных измерений. В способе не учитывается, кроме того, в должной мере подтвержденный экспериментально механизм сейсмоионосферного взаимодействия.The accuracy of determining the coordinates for the epicenter of the alleged earthquake in a known manner often does not satisfy practical requirements due to the large duty cycle between the series of measurements of the components of the electromagnetic field and the low information content of the measurements. The method does not take into account, in addition, the experimentally duly confirmed mechanism of seismic ionospheric interaction.
Известен также [3] способ предсказания времени наступления землетрясения, в частности сильного, включающий измерение в сейсмоопасном районе на фиксированных частотах мощности для инфранизкочастотных флуктуации токов в верхних слоях земной коры, определение зависимости спектральной плотности мощности инфранизкочастотной составляющей тока в земной коре от частоты, установление значения опорных частот по максимуму изменения относительной спектральной плотности мощности, выработку суждений о времени наступления землетрясения по скорости аномального возрастания относительной спектральной плотности мощности инфранизкочастотной составляющей тока в земной коре на опорных частотах.There is also known [3] a method for predicting the time of an earthquake, in particular a strong one, including measuring in a seismically hazardous area at fixed power frequencies for infra-low-frequency fluctuations of currents in the upper layers of the earth's crust, determining the frequency spectral density of the power of the infra-low-frequency component of the current in the earth's crust, setting the value reference frequencies for the maximum change in the relative spectral power density, the development of judgments about the time of the earthquake the abnormal increase in the relative spectral power density of the infra-low-frequency component of the current in the earth's crust at reference frequencies.
Достоверность прогноза времени землетрясения при использовании этого способа не удовлетворяет запросам и требованиям практики вследствие слабой чувствительности устройства, реализующего способ, к сейсмодеформационным процессам в земной коре и сильной корреляции флуктуации приповерхностных токов и, следовательно, корреляции результатов измерений мощности для соответствующих составляющих токов с вариацией проводимости в верхних слоях земной коры, обусловленной техногенными, погодными, сезонными и другими природными явлениями, не коррелированными с сейсмоактивностью.The reliability of the forecast of the earthquake time when using this method does not satisfy the needs and requirements of practice due to the low sensitivity of the device that implements the method to seismic deformation processes in the earth's crust and the strong correlation of fluctuations of the surface currents and, therefore, the correlation of the results of power measurements for the corresponding current components with a variation in conductivity in the upper layers of the earth's crust, caused by technogenic, weather, seasonal and other natural phenomena, do not orrelirovannymi with seismic activity.
Известен также [4-6] способ радиоволнового прогноза землетрясения, основывающийся на использовании данных о вариациях параметров поля сигналов сверхдлинноволнового (СДВ) диапазона (10-30 кГц) радиоволн в волноводе Земля-ионосфера.There is also known [4-6] a method of radio wave earthquake prediction, based on the use of data on variations in the field parameters of the signals of the super long wave (SDW) range (10-30 kHz) of radio waves in the Earth-ionosphere waveguide.
Сущность способа заключается в периодическом излучении в точке пространства моночастотного сигнала на несущей частоте СДВ диапазона, его приеме в другой точке пространства, многократном измерении разности фаз принятого сигнала и сигнала эталонной частоты, вычислении превышений измеренной разностью фаз заданной величины, их регистрации и, при наличии в заданном временном интервале вычисленных превышений, определении эпицентра и момента начала предполагаемого землетрясения по трассе излучение-прием.The essence of the method consists in periodically emitting at the point of space a monofrequency signal at the carrier frequency of the SDV range, receiving it at another point in space, repeatedly measuring the phase difference of the received signal and the signal of the reference frequency, calculating the excesses measured by the phase difference of a given value, recording them, and if a given time interval of the calculated excesses, the determination of the epicenter and the moment of the onset of the alleged earthquake along the radiation-reception path.
Рациональная реализация данного способа предполагает использование передатчика сигналов СДВ диапазона радиоволн и радиоприемного измерительно-вычислительного комплекса (РП-ИВК), размещенных на земной поверхности таким образом, чтобы трасса излучение-прием пересекала заданный сейсмоопасный район.The rational implementation of this method involves the use of an SDV signal transmitter of the radio wave range and a radio receiving measuring and computing complex (RP-IVK) located on the earth's surface so that the radiation-reception path crosses a given seismically dangerous area.
В случае, когда трасса распространения сигнала проходит в окрестностях эпицентрального района и сигнал принимают в ближней от него зоне, ошибка определения координат эпицентра предполагаемого землетрясения характеризуется значительной дисперсией из-за нелинейных эффектов взаимодействия поля излучения с очаговой зоной и не удовлетворяет запросам практики. При приеме в волновой зоне точность и достоверность определения эпицентральной зоны обусловлена лишь масштабным сейсмоионосферным взаимодействием вследствие слабой чувствительности сигнала СДВ диапазона к локальным вариациям и миграциям локальных областей ионосферы над эпицентральным районом.In the case when the signal propagation path passes in the vicinity of the epicentral region and the signal is received in the zone closest to it, the error in determining the coordinates of the epicenter of the alleged earthquake is characterized by significant dispersion due to nonlinear effects of the interaction of the radiation field with the focal zone and does not satisfy practical needs. When receiving in the wave zone, the accuracy and reliability of determining the epicentral zone is due only to large-scale seismoionospheric interaction due to the weak sensitivity of the signal of the ADD range to local variations and migrations of local regions of the ionosphere above the epicentral region.
Достоверность определения момента начала предполагаемого землетрясения данным способом также не удовлетворяет требованиям практики, так как в способе не отражены характерные закономерности между проявлениями в заданном временном интервале фазовыми превышениями, соответствующими заключительной стадии подготовки землетрясений, и актом основного сейсмического толчка.The reliability of determining the moment of the beginning of the alleged earthquake by this method also does not meet the requirements of practice, since the method does not reflect the characteristic patterns between the manifestations in a given time interval of phase excesses corresponding to the final stage of earthquake preparation and the act of the main seismic shock.
Вследствие этого устройство, реализующее данный способ, не обеспечивает необходимую чувствительность к развитию критических состояний в литосфере и приземной атмосфере не только в направлении, коллинеарном трассе излучение-прием, но и в области пространства в направлении нормали к трассе с линейными размерами, превышающими размеры первой зоны Френеля. Из-за невысокой помехозащищенности для устройства характерна чувствительность к излучениям, которые вызваны солнечной активностью и влиянием на нижнюю ионосферу промышленных взрывов и др. техногенных процессов.As a result, the device that implements this method does not provide the necessary sensitivity to the development of critical states in the lithosphere and surface atmosphere not only in the direction of the collinear radiation-reception path, but also in the space region in the direction normal to the path with linear dimensions exceeding the dimensions of the first zone Fresnel. Due to the low noise immunity, the device is characterized by sensitivity to radiation, which is caused by solar activity and the impact on the lower ionosphere of industrial explosions and other technological processes.
Наиболее близким к предложенному является способ [7] радиоволнового прогноза сильных землетрясений, включающий создание сети пересекающихся трасс излучение-прием, перекрывающей сейсмоопасную зону, периодическое излучение по сигналам единого времени из М точек приземного пространства одновременно не менее трех разночастотных сигналов СДВ диапазона, содержащих целое число фазовых циклов и синхронизированных по фазе и времени, прием сигналов в N точках приземного пространства, М и N - натуральные числа, М>1, N>2, многократное измерение и регистрацию их фаз, обнаружение и дополнительную регистрацию времени аномальных отклонений фаз для принятых сигналов, выделение трасс с аномальным отклонением фаз, имеющих не менее двух пересечений с другими трассами, на которых зарегистрированы аномальные фазовые отклонения сигналов, и при наличии последовательного уменьшения временных интервалов между тремя и более аномальными отклонениями фаз, зарегистрированными на выделенных трассах, определение района и времени землетрясения.Closest to the proposed one is a method [7] of radio wave prediction of strong earthquakes, including the creation of a network of intersecting radiation-reception paths that overlap the seismically dangerous zone, periodic emission from at least three different frequency signals of the superluminal wavelength range from M points in the surface space, containing an integer phase cycles and synchronized in phase and time, receiving signals at N points in the surface space, M and N are natural numbers, M> 1, N> 2, multiple measurement and reg their phases, detection and additional recording of the time of anomalous phase deviations for the received signals, the allocation of traces with an abnormal phase deviation having at least two intersections with other paths on which anomalous phase deviations of the signals are recorded, and in the presence of a sequential decrease in the time intervals between three and more abnormal phase deviations recorded on the selected paths, determining the area and time of the earthquake.
Устройство, реализующее этот способ, содержит М радиопередатчиков сигналов СДВ диапазона и N радиоприемных измерительно-вычислительных комплексов (РП-ИВК), М и N - натуральные числа, М>1, N>2, разнесенных в дальней зоне от границ сейсмоопасного района, сеть выделенных каналов связи между каждым РП-ИВК и центром радиоволнового прогноза землетрясений (ЦРВПЗ), содержащим последовательно соединенные приеморегистратор и вычислительный комплекс (ВК), выполняющий функции устройства для обработки прогностической информации.The device that implements this method contains M radio transmitters of signals of the SDV range and N radio receiving measuring and computing complexes (RP-IVK), M and N are natural numbers, M> 1, N> 2, spaced in the far zone from the boundaries of the seismically dangerous area, network dedicated communication channels between each RP-IVK and the center of the radio wave earthquake prediction (TsRVPZ), containing serially connected receiver and computer complex (VC), which performs the functions of a device for processing prognostic information.
Приеморегистратор ЦРВПЗ содержит стандартное приемно-передающее устройство (E-mail, факс-модем), соединенное с ВК, с помощью которого производят прием и регистрацию на соответствующем носителе прогностических параметров, переданных с каждого РП-ИВК, и передачу распорядительных и иных данных на каждый пункт излучения сигналов и РП-ИВК.The TsRVPZ receiver-recorder contains a standard transmitting and receiving device (E-mail, fax modem) connected to a VK, with the help of which the prognostic parameters transmitted from each RP-IVK are received and registered on an appropriate medium, and transmission of administrative and other data to each point radiation signals and RP-IVK.
Вычислительный комплекс ЦРВПЗ, оснащенный общим и специальным прикладным программным обеспечением, содержит частные прикладные программы прогноза места и времени землетрясений, архив аномальных отклонений фаз для разночастотных сигналов по каждой из M×N возможных трасс их распространения, архив времени и интервалов времени проявления аномальных фазовых отклонений, архив сопоставления времени и интервалов времени проявления аномальных фазовых отклонений с координатами эпицентров и времени землетрясений, зафиксированных соответствующими службами срочных донесений, а также банк данных для часовых, суточных, недельных и сезонных пороговых значений для каждой радиотрассы.The computer center of the central control center, equipped with general and special application software, contains private application programs for predicting the location and time of earthquakes, an archive of anomalous phase deviations for different frequency signals along each of the M × N possible paths of their propagation, an archive of time and time intervals for the manifestation of anomalous phase deviations, archive of comparison of the time and time intervals of the manifestation of anomalous phase deviations with the coordinates of the epicenters and the time of earthquakes recorded according to by urgent reporting services, as well as a databank for hourly, daily, weekly and seasonal threshold values for each radio path.
Радиопередатчик содержит последовательно соединенные цезиевый эталон частоты, форматный генератор и синтезатор высокостабильных нормированных, автоматически контролируемых, разночастотных сигналов, которые поступают на соответствующий вход блока усиления, выполненного в виде последовательно соединенных входного и предконечного усилителей и усилителя мощности, соединенного с соответствующим входом антенного устройства (АУ), излучающего согласно установленному формату последовательно во времени разночастотные сигналы.The radio transmitter contains a cesium frequency standard connected in series, a format generator and a synthesizer of highly stable normalized, automatically controlled, multi-frequency signals that are fed to the corresponding input of the amplification unit, made in the form of input and pre-terminated amplifiers and a power amplifier connected to the corresponding input of the antenna device (AU ) emitting according to the established format sequentially in time different frequency signals.
РП-ИВК содержит [8, с.398-399] последовательно соединенные АУ, входной высокочастотный блок, радиокомпаратор, в котором производится генерирование формата для поступивших на вход АУ разночастотных сигналов, частотный селектор, три выхода которого соединены с соответствующими разночастотными входами М-канального коммутатора, тактовый вход которого соединен с соответствующим выходом радиокомпаратора. По тактовым импульсам радиокомпаратора осуществляется периодическая последовательная во времени коммутация соответствующих разночастотных выходов частотного селектора с соответствующими входами каждого из М трассовых измерителей (ТИ) прогностических параметров. Выходы каждого ТИ соединены с соответствующими входами М-канального порогового устройства, подсоединенного к соответствующему входу ВК. Информационный выход ВК соединен с соответствующим входом стандартного приемно-передающего устройства.RP-IVK contains [8, p.398-399] serially connected control units, an input high-frequency unit, a radio comparator in which a format is generated for the multi-frequency signals received at the input of the control unit, a frequency selector, the three outputs of which are connected to the corresponding multi-frequency inputs of the M-channel a switch whose clock input is connected to the corresponding output of the radio comparator. By the clock pulses of the radio comparator, a periodic, sequential in time switching of the corresponding different-frequency outputs of the frequency selector with the corresponding inputs of each of the M track meters (TI) of the prognostic parameters is carried out. The outputs of each TI are connected to the corresponding inputs of the M-channel threshold device connected to the corresponding input of the VC. The information output of the VK is connected to the corresponding input of a standard transceiver.
Каждый ТИ выполнен в виде трех параллельных моночастотных фазометров (ФМ), выходы которых служат соответствующими выходами ТИ. Конкретный ФМ содержит последовательно соединенные устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), на выходе которого формируется текущая оценка фазы моночастотного сигнала, и измеритель значения этой оценки, выход которого служит одним из трех выходов ТИ.Each TI is made in the form of three parallel monofrequency phase meters (FM), the outputs of which serve as the corresponding outputs of the TI. A particular FM contains a phase-locked loop (PLL) device connected in series, the output of which forms a current estimate of the phase of the mono-frequency signal, and a meter for the value of this estimate, the output of which serves as one of the three TI outputs.
Устройство ФАПЧ содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр нижних частот, подсоединенный к входу управляемого кварцевого гетеродина, выход которого соединен с другим входом смесителя, выход фильтра нижних частот служит выходом устройства.The PLL device contains a series-connected mixer, a low-pass filter connected to the input of a controlled quartz local oscillator, the output of which is connected to another input of the mixer, the output of the low-pass filter serves as the output of the device.
При апробации способа в качестве источников излучения разночастотных сигналов СДВ диапазона использованы соответствующие штатные передатчики четырех передающих станций отечественной фазовой радионавигационной системы (ФРНС) "Альфа" и нескольких (до восьми) станций глобальной [8, с.390-399] ФРНС "Омега" (США), для приема распространяющихся по N трассам сигналов - два опытных образца РП-ИВК, комплекс с соответствующими общим и специальным программным обеспечением, преобразователь сетевого напряжения частоты 50 Гц в заданное. Каждый опытный образец - приемный измерительный комплекс ПИК-2 [9] - содержит в своем составе модификацию штатного приемоиндикатора РСДН-85 ФРНС "Альфа", блок контроля над состоянием функциональных элементов приемоиндикатора, вычислительный комплекс, источник бесперебойного питания и коммутирующие элементы.When testing the method, the corresponding standard transmitters of four transmitting stations of the domestic phase radio-navigation system (FRSN) Alpha and several (up to eight) global stations [8, p.390-399] FRNS Omega (8, p. USA), for receiving signals propagating along N paths - two prototypes of RP-IVK, a complex with the corresponding general and special software, a converter of a network voltage of a frequency of 50 Hz to a predetermined one. Each prototype — the PIK-2 receiving measuring complex [9] —includes a modification of the standard RSDN-85 FRS Alfa receiver transceiver, a control unit for the state of the transceiver functional elements, a computer complex, uninterruptible power supply and switching elements.
На этапе “полевых” испытаний опытные образцы, размещенные по одному соответственно в С-Петербурге и Москве (ВНИИ ГОЧС МЧС РФ), обеспечивали надежный прием сигналов по восьми - по четырем, различным для каждого образца, - трассам. Одновременно в системе единого времени производилось отслеживание, регистрация и архивирование прогностических параметров сигналов - фазовых аномалий для совокупности принятых по каждой трассе разночастотных сигналов. Сопоставление времени проявления фазовых аномалий на одной трассе и (или) на совокупности трасс, покрывающих заданный сейсмоактивный район, со временем землетрясения, координаты эпицентра которого зафиксированы “службой срочных донесений” (Подмосковье) в пределах заданного района или в его окрестностях, позволило установить практически важные закономерности для проявления фазовых аномалий в интервалах времени, которые предшествуют моменту основного сейсмического толчка.At the stage of “field” tests, prototypes placed one at a time in St. Petersburg and Moscow, respectively (VNII GOCHS EMERCOM of the Russian Federation), ensured reliable reception of signals along eight, four, different for each sample, routes. At the same time, in a single-time system, tracking, recording, and archiving of the prognostic parameters of signals — phase anomalies for the set of different-frequency signals received on each path — were carried out. A comparison of the time of the manifestation of phase anomalies on one track and (or) on the set of tracks covering a given seismically active region with an earthquake, the coordinates of the epicenter of which are recorded by the “urgent reporting service” (Moscow region) within a given region or in its vicinity, made it possible to establish practically important patterns for the manifestation of phase anomalies in time intervals that precede the moment of the main seismic shock.
По результатам трассовых испытаний создана, развернута в составе пускового комплекса из двух опытных образцов и принята (апрель 1998 г.) МЧС России в опытную эксплуатацию первая очередь система радиоволновой системы краткосрочного прогноза землетрясений (РВС КПЗ).According to the results of the route tests, the first stage of the radio wave system for short-term earthquake prediction (RVS KPZ) was created, deployed as part of a launch complex of two prototypes, and accepted (April 1998) by the Russian Emergencies Ministry.
Сила и действенность способа и устройства-прототипа обусловлены возможностью извлечения избыточной информации из сигналов, поступивших в приемные тракты РП-ИВК по совокупности трасс, пересекающих один и тот же сейсмоактивный район. Использование этой информации оказалось достаточным в формировании ряда правдоподобных прогнозов землетрясений для южных и юго-восточных регионов России и СНГ.The strength and effectiveness of the prototype method and device are due to the ability to extract excess information from the signals received in the receiving channels of the RP-IVK through the totality of the tracks crossing the same seismically active region. The use of this information was sufficient in the formation of a number of plausible earthquake forecasts for the southern and southeastern regions of Russia and the CIS.
В связи со снятием с эксплуатации ФРНС “Омега”, вынужденным прекращением работы одной передающей станции ФРНС “Альфа” и невозможностью развертывания в рамках первой очереди РВС КПЗ дополнительных пунктов передачи и приема сигналов СДВ диапазона рациональное использование потенциала способа-прототипа на базе поля сигналов, излучаемых лишь тремя передатчиками ФРНС "Альфа", в настоящее время затруднительно. Проблема заключается как в недостаточной информативности принимаемых сигналов, так и, главное, в значительной погрешности фазовых измерений, обусловленной нестабильностью частоты кварцевых гетеродинов в каналах моночастотных фазометров каждого РП-ИВК.In connection with the decommissioning of the FRS “Omega”, the forced shutdown of one transmitting station of the FRS “Alpha” and the inability to deploy additional transmitting and receiving points of the SDV range within the first phase of the RCS KPZ rational use of the potential of the prototype method based on the field of signals emitted only three FRS "Alpha" transmitters are currently difficult. The problem lies both in the insufficient informativeness of the received signals and, most importantly, in the significant error in the phase measurements due to the instability of the frequency of the quartz heterodyne in the channels of the monofrequency phase meters of each RP-IVK.
Случайный и нестационарный во времени дрейф частоты кварцевого гетеродина в контуре устройства ФАПЧ относительно ее номинального значения приводит к уменьшению времени когерентности гетеродина, к сужению полосы захвата и, при изменении помеховой обстановки на трассе, вызванной техногенными и природными явлениями, к рассинхронизации несущей частоты каждого моночастотного сигнала приема с частотой гетеродина. Вследствие этого погрешность фазовых измерений превышает в несколько раз погрешность измерений обычных, характерных для трасс распространения сигналов, шумовых процессов и помех. Одновременно ухудшаются рабочие характеристик и для процедур оценивания-измерения истинных значений фазовых аномалий и, в конечном итоге, понижаются достоверность и точность прогноза землетрясения.The random and time-unsteady drift of the frequency of the quartz local oscillator in the PLL circuit relative to its nominal value leads to a decrease in the local oscillator coherence time, to a narrowing of the capture band and, when the interference conditions along the path caused by man-caused and natural phenomena change, to the carrier frequency desynchronization of each mono-frequency signal reception with a local oscillator frequency. As a result of this, the error in the phase measurements exceeds several times the error in the measurements of ordinary signals characteristic of signal propagation paths, noise processes, and noise. At the same time, the performance characteristics are deteriorating for the procedures for estimating and measuring the true values of phase anomalies and, ultimately, the reliability and accuracy of the earthquake forecast are reduced.
Задача изобретения заключается в повышении точности и достоверности прогноза места и времени преимущественно сильных землетрясений, причем ожидаемый технический результат должен основываться не на развертывании дополнительных пунктов передачи и приема сигналов СДВ диапазона радиоволн, а на эффективном использовании имеющихся технических возможностей в ДВ диапазоне радиоволн.The objective of the invention is to improve the accuracy and reliability of the prediction of the place and time of mainly strong earthquakes, and the expected technical result should not be based on the deployment of additional points of transmission and reception of signals of the ADD range of radio waves, but on the effective use of existing technical capabilities in the DV range of radio waves.
При реализации изобретения достигается следующий технический результат:When implementing the invention, the following technical result is achieved:
- прогноз времени (преимущественно сильного) землетрясения в интервале от двух-трех недель до суток и семи-десяти часов при достоверности не хуже 0,7-0,75 и вероятности ложной тревоги в пределах 0,2-0,25;- prediction of the time of a (predominantly strong) earthquake in the interval from two to three weeks to a day and seven to ten hours with a reliability of no worse than 0.7-0.75 and a probability of false alarm within 0.2-0.25;
- прогноз эпицентра (преимущественно сильного) землетрясения с отклонением в пределах половины максимального поперечного размера для приоритетного района сейсмоопасной зоны.- forecast of the epicenter (mostly strong) of the earthquake with a deviation within half the maximum transverse size for the priority area of the earthquake zone.
Согласно п.1 формулы изобретения ожидаемый технический результат достигается благодаря тому, что:According to
- в способе радиоволнового прогноза землетрясения, включающем создание сети пересекающихся радиотрасс излучение-прием, перекрывающей сейсмоопасную зону, размещение точек излучения и приема в приземном пространстве вне пределов сейсмоопасной зоны, периодическое излучение в заданном диапазоне радиоволн по сигналу единого времени из М точек синхронизированного сигнала, прием сигналов в N точках, М и N - натуральные числа, М>1, N>2, выделение трасс с аномальными отклонениями прогностических параметров, пересекающих не менее двух других радиотрасс с аномальными отклонениями прогностических параметров, и при последовательном уменьшении интервалов времени между аномальными отклонениями прогностических параметров определение времени и района предполагаемого землетрясения, точки излучения и приема разносят в пространстве, образуя при неоднократном пересечении радиотрасс сетку ячеек, поперечные размеры которых соизмеримы с поперечными размерами для приоритетных районов сейсмоопасной зоны.- in the method of radio wave earthquake prediction, including the creation of a network of intersecting radio paths radiation-reception, covering the seismically dangerous zone, the placement of radiation and reception points in the surface space outside the seismically dangerous zone, periodic radiation in a given range of radio waves from a single time signal from M points of a synchronized signal, reception signals at N points, M and N are natural numbers, M> 1, N> 2, tracing with abnormal deviations of prognostic parameters crossing at least two other radios a race with abnormal deviations of the prognostic parameters, and with a successive decrease in the time intervals between anomalous deviations of the prognostic parameters, the determination of the time and region of the alleged earthquake, the points of emission and reception are spread in space, forming a network of cells with multiple intersections of the radio paths, the transverse dimensions of which are comparable with the transverse dimensions for priority areas of the earthquake zone.
Использование этого признака обеспечивает не только необходимые условия к приближенному прогнозу места землетрясения с ошибкой в пределах половины максимального поперечного размера для приоритетного района сейсмоопасной зоны, но и достаточные условия для последующей оптимизации процедур прогноза эпицентра и времени землетрясения.The use of this feature provides not only the necessary conditions for an approximate forecast of the earthquake location with an error within half the maximum transverse size for the priority area of the earthquake zone, but also sufficient conditions for the subsequent optimization of the procedures for forecasting the epicenter and the time of the earthquake.
- Сигнал излучают в ДВ диапазоне радиоволн по заданному для каждой из М точек формату в виде кодированной пачки когерентных радиоимпульсов на несущей частоте в полосе 80-120 кГц, фаза которой в каждом радиоимпульсе пачки изменяется согласно предписанному коду, в точках приема производят по каждой трассе согласованную с соответствующим форматом фильтрацию аддитивной смеси сигналов, переносимых поверхностной и пространственной волнами.- The signal is emitted in the DV range of radio waves in the format specified for each of the M points in the form of an encoded packet of coherent radio pulses on a carrier frequency in the band 80-120 kHz, the phase of which in each radio pulse of the packet varies according to the prescribed code, a consistent with the appropriate format, filtering the additive mixture of signals carried by surface and spatial waves.
Поверхностная волна в ДВ диапазоне слабо чувствительна [8, с.386-389; 10] к геофизическим параметрам земной поверхности, над которой она распространяется, и не чувствительна к изменениям в ионосфере, в том числе к изменениям высоты слоев ионосферы при восходе и заходе Солнца. Пространственная волна, напротив, инвариантна к геофизическим параметрам земной коры и высокочувствительна к вариациям концентрации электронов в нижних слоях Е или D ионосферы, особенно к миграции пространственных скоплений электронов, размеры которых соизмеримы с длиной волны несущей частоты радиосигналов излучения. При изменениях высоты и других вариациях нижних слоев ионосферы, вызванных природными и (или) техногенными явлениями, протяженность трассы для сигнала пространственной волны между заданными точками его излучения и приема изменяется, а протяженность трассы для сигнала поверхностной волны остается неизменной. Следовательно, высокоинформативным носителем предвестниковых явлений, обусловленных сейсмоионосферным взаимодействием в периоды, предшествующие коровому землетрясению, может служить признак проявления аномальной задержки кодированной пачки когерентных радиоимпульсов, переносимой пространственной волной, относительно времени приема кодированной пачки когерентных радиоимпульсов, переносимой поверхностной волной.The surface wave in the DW range is weakly sensitive [8, p. 386-389; 10] to the geophysical parameters of the earth’s surface over which it spreads, and is not sensitive to changes in the ionosphere, including changes in the height of the layers of the ionosphere during sunrise and sunset. A spatial wave, on the other hand, is invariant to the geophysical parameters of the earth's crust and highly sensitive to variations in the concentration of electrons in the lower layers of the ionosphere E or D, especially to migration of spatial clusters of electrons, the sizes of which are comparable to the wavelength of the carrier frequency of the radiation signals. With changes in altitude and other variations of the lower layers of the ionosphere caused by natural and (or) technogenic phenomena, the length of the path for the signal of the spatial wave between the given points of its radiation and reception changes, and the length of the path for the signal of the surface wave remains unchanged. Consequently, a sign of the manifestation of an anomalous delay in the coded packet of coherent radio pulses carried by a spatial wave relative to the time of reception of an encoded packet of coherent radio pulses carried by a surface wave can serve as a highly informative carrier of precursor phenomena caused by seismic ionospheric interaction in the periods preceding a crust earthquake.
За счет использования при приеме по каждой трассе указанных признаков обеспечивается надежное обнаружение-различение сигналов, излученных в разных точках, однозначное селектирование сигналов поверхностной и пространственной волн и, следовательно, высокая чувствительность способа к сейсмоионосферному взаимодействию.Due to the use of the indicated features at each path during reception, reliable detection-discrimination of signals emitted at different points, unambiguous selection of surface and spatial wave signals and, therefore, high sensitivity of the method to seismic ionospheric interaction are ensured.
- Многократно измеряют задержку сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны, регистрируют задержки, абсолютные отклонения которых от эталонного порогового значения превышают заданную величину, идентифицируют аномальные задержки, регистрируют дату, время и продолжительность их проявления.- Repeatedly measure the delay of the spatial wave signal relative to the time of reception of the surface wave signal, register the delays, the absolute deviations of which from the reference threshold value exceed the specified value, identify the anomalous delays, record the date, time and duration of their manifestation.
Регистрация задержек, абсолютные отклонения которых от “эталонного” в статистическом смысле порога превышают априори заданную величину, последующая идентификация аномальных задержек, регистрация даты, времени и продолжительности их проявления позволяет оперативно корректировать по каждой радиотрассе суточные, недельные и сезонные пороговые эталоны и обеспечивает, следовательно, высокий доверительный уровень при выработке суждений о предвестниковых процессах в пределах сейсмоопасной зоны.Registration of delays whose absolute deviations from the “reference” threshold in the statistical sense of the threshold exceed a predetermined value, the subsequent identification of anomalous delays, registration of the date, time and duration of their manifestation allows you to quickly adjust daily, weekly and seasonal threshold standards for each radio path and, therefore, ensures high confidence level in the development of judgments about precursor processes within the seismic hazard zone.
- Выделяют радиотрассы, возмущенные аномальными задержками с последовательным уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, зарегистрированными последовательно во времени на одной или на нескольких радиотрассах.- Allocate radio paths perturbed by anomalous delays with a sequential decrease in the time intervals between at least three anomalous delays recorded sequentially in time on one or more radio paths.
Использование этого признака позволяет выработать правдоподобные суждения о районе землетрясения, по крайней мере, в окрестностях выделенных радиотрасс, и обобщить установленную в [7] зависимость для даты предполагаемого землетрясения в формеUsing this feature allows us to develop plausible judgments about the earthquake area, at least in the vicinity of the allocated radio paths, and to generalize the dependence established in [7] for the date of the alleged earthquake in the form
Td=tm+(tm-tn)2/[(tn-tp)-(tm-tn)],T d = t m + (t m -t n ) 2 / [(t n -t p ) - (t m -t n )],
где tm - дата регистрации m-ой аномальной задержки, m - натуральное число, m>2, tn - дата регистрации n-ой аномальной задержки, n=m-1, tp - дата регистрации p-ой аномальной задержки, p=n-1.where t m is the registration date of the m-th anomalous delay, m is a positive integer, m> 2, t n is the registration date of the n-th anomalous delay, n = m-1, t p is the registration date of the p-th anomalous delay, p = n-1.
- Для интервала времени Т=Тd-tm между датами предполагаемого землетрясения и m-го проявления аномальной задержки дополнительно выделяют совокупность пространственно возмущенных трасс, включающую выделенные радиотрассы с последовательном уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, и радиотрассы, на которых в интервале времени Т зарегистрированы аномальные задержки. Для выделенной совокупности радиотрасс рассчитывают взаимную корреляцию аномальных задержек.- For the time interval T = T d -t m between the dates of the alleged earthquake and the m-th manifestation of the anomalous delay, an additional set of spatially perturbed paths is selected, including selected radio paths with a sequential decrease in the time intervals between at least three anomalous delays, and radio paths on which abnormal delays were recorded in time interval T. For the selected set of radio paths, the cross-correlation of abnormal delays is calculated.
Использование этого признака позволяет получить информацию об оперативных аномальных задержках, проявившихся в интервале времени Т в сейсмоопасном районе, охваченном дополнительно выделенной совокупностью радиотрасс. Корреляция этих задержек с задержками, которые зарегистрированы на совокупности пространственно возмущенных радиотрасс с последовательным уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, обеспечивает возможность формирования достоверного прогноза с потенциально малой ошибкой для эпицентра возможного землетрясения.Using this feature allows you to obtain information about operational anomalous delays manifested in the time interval T in a seismically dangerous area covered by an additionally allocated set of radio paths. Correlation of these delays with delays recorded on the set of spatially disturbed radio paths with a sequential decrease in the time intervals between at least three anomalous delays provides the possibility of forming a reliable forecast with a potentially small error for the epicenter of a possible earthquake.
Практическая реализация совокупности признаков, содержащихся в п.1 формулы изобретения, обеспечивает, таким образом, необходимые и достаточные условия: для надежного обнаружения-различения сигналов излучения, распространяющихся по локальным и пересекающимся радиотрассам, однозначной селекции сигналов, переносимых поверхностной и пространственной волнами, и последующего использования аномальной задержки сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны в качестве высокоинформативного носителя предвестниковых явлений, обусловленных сейсмоионосферным взаимодействием в периоды, предшествующие коровому землетрясению. Многократные в заданном интервале времени проявления аномальных задержек, различные в общем случае для разных трасс, и закономерность их проявления на локальных и совокупности пересекающихся трасс позволяют, очевидно, выработать с оцениваемыми достоверностью и точностью прогнозы как о возможном районе и масштабности землетрясения, так и определить дату для основного сейсмического толчка.The practical implementation of the totality of features contained in
Согласно п.2 формулы изобретения ожидаемый технический результат достигается также за счет того, что:According to
- в устройстве радиоволнового прогноза землетрясения, содержащем М радиопередатчиков и N радиоприемных измерительно-вычислительных комплексов (РП-ИВК), где М, N - натуральные числа, М>1, N>2, объединенных в сеть каналами связи с центром радиоволнового прогноза землетрясений (ЦРВПЗ), причем каждый радиопередатчик содержит эталон нормированной частоты и усилитель мощности, подключенный к входу антенного устройства (АУ), каждый РП-ИВК содержит последовательно соединенные АУ и входной высокочастотный блок, М трассовых измерителей (ТИ), выходы которых подсоединены к соответствующим входам М-канального порогового устройства, коммутированного к вычислительному комплексу (ВК). ЦРВПЗ содержит приемно-передающее устройство, подключенное к ВК. Каждый радиопередатчик дополнительно содержит форматор излучения, выход которого соединен с входом запуска эталона нормированной частоты. К выходу эталона нормированной частоты подсоединены последовательно соединенные эталон последовательности видеоимпульсов, формирователь кодированных пачек когерентных видеоимпульсов, другой вход которого соединен с другим выходом форматора излучения, модулятор, другой вход которого соединен с выходом кодера фазы несущей частоты, подсоединенного к эталону нормированной частоты, а другой его вход подключен к выходу формирователя кодированных пачек когерентных видеоимпульсов, и усилитель кодированных пачек когерентных радиоимпульсов, подсоединенный к соответствующему входу усилителя мощности. Антенное устройство выполнено для излучения сигналов ДВ диапазона радиоволн.- in the device of the radio wave earthquake prediction containing M radio transmitters and N radio receiving measuring and computing complexes (RP-IVK), where M, N are natural numbers, M> 1, N> 2, connected to the network by communication channels with the center of the radio wave earthquake prediction ( TsRVPZ), and each radio transmitter contains a standard frequency and a power amplifier connected to the input of the antenna device (AU), each RP-IVK contains a series-connected AU and an input high-frequency unit, M track meters (TI), cat outputs They are connected to the corresponding inputs of the M-channel threshold device, switched to a computer complex (VK). TsRVPZ contains a transmitter-receiver connected to a VK. Each radio transmitter further comprises a radiation formatter, the output of which is connected to the trigger input of the standard frequency reference. To the output of the standard frequency reference are connected sequentially connected standard sequences of video pulses, a shaper of coded packets of coherent video pulses, the other input of which is connected to another output of the radiation formatter, a modulator, the other input of which is connected to the output of the phase encoder of the carrier frequency connected to the standard frequency standard, and its other the input is connected to the output of the encoder packs of coherent video pulses, and the amplifier of coded packs of coherent radio pulses s connected to the corresponding input of the power amplifier. The antenna device is designed to emit signals of the DV range of radio waves.
Использование этого признака обеспечивает регламентированный ввод в исходное рабочее состояние каждого передатчика и передачу согласно установленному формату высокопомехоустойчивых сигналов излучения, а также исключает возможность одновременного поступления в каждую точку приема информативных сигналов от нескольких передатчиков.The use of this feature provides a regulated input into the initial operating state of each transmitter and transmission in accordance with the established format of highly noise-resistant radiation signals, and also eliminates the possibility of simultaneously receiving informative signals from several transmitters at each receiving point.
- В РП-ИВК к входному высокочастотному блоку, выполненному для ДВ диапазона радиоволн, подключен дополнительно введенный полосовой в диапазоне 80-120 кГц фильтр. К полосовому фильтру подсоединены параллельно М>1 трассовых измерителей, каждый из которых содержит канал поверхностной волны и канал пространственной волны, параллельно подключенные к входу ТИ, дополнительно введенные трассовый форматор приема и измеритель задержки, причем трассовый форматор приема подключен ко вторым входам каналов. Каждый канал содержит последовательно соединенные согласованный с заданным форматом приема фильтр и фильтр нижних частот, подключенный к соответствующему входу трассового форматора приема и измерителя задержки, выход которого служит выходом ТИ.- In the RP-IVK, an additional input bandpass filter in the range of 80-120 kHz is connected to the input high-frequency block made for the DV range of radio waves. M> 1 path meters are connected to a band-pass filter in parallel, each of which contains a surface wave channel and a spatial wave channel connected in parallel with the input of the TI, additionally introduced a reception trace formatter and a delay meter, the reception trace formatter connected to the second channel inputs. Each channel contains a filter and a low-pass filter, matched to a given reception format, connected in series to the corresponding input of the receive route formatter and delay meter, the output of which serves as an output of a TI.
Использование этого признака обеспечивает высокую помехозащищенность РП-ИВК, оптимальную по критерию отношения сигнал/шум фильтрацию аддитивной смеси сигналов, переносимых поверхностной и пространственной волнами, однозначную селекцию составляющих в каждой кодированной пачке когерентных радиоимпульсов, последующее измерение с оцениваемой ошибкой задержки сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны и формирование результатов измерения на соответствующем выходе трассового измерителя.The use of this feature provides high noise immunity of the RP-IVK, optimal filtering of the additive mixture of signals carried by the surface and spatial waves by the criterion of the signal-to-noise ratio, unambiguous selection of the components in each coded packet of coherent radio pulses, subsequent measurement with an estimated error of the delay of the spatial wave relative to the reception time surface wave signal and the formation of measurement results at the corresponding output of the track meter.
Использование совокупности признаков, содержащихся в п.2 формулы изобретения, обеспечивает, таким образом, получение технического результата, выражающегося в возможности адаптации устройства к изменениям условий распространения сигналов, в повышении его чувствительности к случайному характеру аномальных задержек сигнала пространственной волны относительно времени приема сигналов поверхностной волны, обусловленным сейсмоионосферными взаимодействиями в периоды подготовки землетрясений, и, следовательно, в повышении достоверности и точности краткосрочного прогноза коровых землетрясений.Using the combination of features contained in
Сущность изобретения поясняется графическими материалами:The invention is illustrated graphic materials:
на фиг.1 изображена схема устройства радиоволнового прогноза землетрясения;figure 1 shows a diagram of a device for radio wave earthquake prediction;
на фиг.2 - схема радиопередатчика;figure 2 is a diagram of a radio transmitter;
на фиг.3 - схема РП-ИВК;figure 3 is a diagram of the RP-CPI;
на фиг.4 - блок-схема алгоритма работы устройства.figure 4 is a block diagram of the algorithm of the device.
Способ по настоящему изобретению реализуют следующим образом.The method of the present invention is implemented as follows.
По сигналу единого времени периодически излучают согласно установленному формату из М>1 точек приземного пространства сигнал в ДВ диапазоне радиоволн, прием осуществляют в N>2 точках пространства. Точки излучения и приема разносят вне пределов сейсмоопасного региона, по возможности в волновой зоне от границ региона, образуя при неоднократном пересечении радиотрасс сетку ячеек, покрывающую сейсмоактивные районы. Поперечные протяженности ячеек соизмеримы с поперечными протяженностями для приоритетных районов сейсмоопасной зоны.According to a single time signal, a signal is periodically emitted according to the established format from M> 1 points of surface space in the LW range of radio waves, reception is carried out at N> 2 points of space. Radiation and reception points are carried outside the limits of the seismically dangerous region, if possible in the wave zone from the boundaries of the region, forming a network of cells covering seismically active regions when the radio paths are repeatedly crossed. The transverse lengths of the cells are comparable with the transverse lengths for the priority areas of the seismically dangerous zone.
Вследствие сейсмоионосферных взаимодействий в нижних слоях ионосферы над сейсмоактивным регионом и его окрестностях появляются пространственно динамичные области повышенной ионизации. Изменяются условия распространения сигналов, наиболее заметные на радиотрассах в ночное время. Интегральный эффект изменения условий приема в конкретной точке проявляется в стохастических вариациях фазовой и групповой скоростей принятого сигнала.As a result of seismoionospheric interactions in the lower layers of the ionosphere above the seismically active region and its environs, spatially dynamic regions of increased ionization appear. The propagation conditions of the signals, which are most noticeable on radio routes at night, are changing. The integral effect of changing the reception conditions at a particular point is manifested in stochastic variations in the phase and group velocities of the received signal.
Для информативного выявления закономерностей такого рода вариаций сигналы излучают, по возможности, в направлении меридианов. Тем самым ежесуточно увеличивают интервалы приема сигналов в ночное время, для которого характерно ослабление солнечной активности, и обеспечивают условия к повышению чувствительности и информативности сигналов приема к сейсмоионосферным взаимодействиям.For informative identification of the laws of this kind of variation, the signals emit, if possible, in the direction of the meridians. Thus, daily intervals of signal reception at night are increased, which is characterized by a weakening of solar activity, and provide conditions for increasing the sensitivity and information content of reception signals to seismo-ionospheric interactions.
Чтобы исключить одновременный приход в любую из N точек сигналов, излученных из М точек, и свести при этом к минимуму возможную интерференцию сигналов, переносимых поверхностной и пространственной волнами, сигнал в разных точках излучают последовательно во времени в виде кодированных пачек когерентных радиоимпульсов на несущей частоте в полосе 80-120 кГц. Скважность и количество радиоимпульсов в пачке сигнала, излученного в одной точке, могут отличаться от скважности и количества радиоимпульсов в пачке сигнала, излученного в другой точке. Фаза в каждом радиоимпульсе пачки изменяется при этом согласно предписанному коду, различному для разных точек излучения, и составляет, преимущественно, 0 или 180 градусов относительно исходной фазы стабильной нормированной несущей частоты радиоимпульса.In order to exclude the simultaneous arrival of signals emitted from M points at any of the N points, and to minimize possible interference of signals carried by surface and spatial waves, the signal at different points is emitted sequentially in time in the form of coded packets of coherent radio pulses at a carrier frequency in band 80-120 kHz. The duty cycle and the number of radio pulses in a packet of a signal emitted at one point may differ from the duty cycle and the number of radio pulses in a packet of a signal emitted at another point. The phase in each radio pulse of the packet changes in accordance with the prescribed code, different for different points of radiation, and is mainly 0 or 180 degrees relative to the initial phase of the stable normalized carrier frequency of the radio pulse.
В произвольном РП-ИВК для каждой из М возможных радиотрасс задают формат приема, соответствующий формату излучения из конкретной точки приземного пространства, и устанавливают адекватное трассе эталонное пороговое значение. Производят согласованную с заданным форматом фильтрацию аддитивной смеси сигналов, переносимых поверхностной и пространственной волнами, многократно измеряют задержку сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны. Регистрируют задержки, абсолютные отклонения которых от эталонного порогового значения превышают заданную величину, идентифицируют аномальные задержки, например, по критерию максимального правдоподобия или максимальной апостериорной вероятности [13, с.192-210], регистрируют дату, время и продолжительность их проявления. Одновременно с идентификацией и регистрацией аномальных задержек уточняют в периоды, кратные часу и суткам, среднеквадратические отклонения текущих задержек от эталонного порогового значения.In an arbitrary RP-CPM for each of the M possible radio paths, a reception format corresponding to the format of radiation from a particular point in the surface space is set, and a reference threshold value adequate to the path is set. Filtering the additive mixture of signals carried by the surface and spatial waves in accordance with a given format is performed, the delay of the spatial wave signal relative to the time of reception of the surface wave signal is repeatedly measured. Delays are recorded whose absolute deviations from the reference threshold value exceed a predetermined value, anomalous delays are identified, for example, by the criterion of maximum likelihood or maximum posterior probability [13, pp. 192-210], the date, time and duration of their manifestation are recorded. Simultaneously with the identification and registration of anomalous delays, the standard deviations of the current delays from the reference threshold value are specified in multiples of an hour and a day.
Для выявления закономерностей проявления аномальных задержек и формирования прогнозов землетрясения используют соответствующую каждой трассе двухмерную ортогональную систему координат, осями абсцисс и ординат которой служат соответственно текущее время и значения промежутков времени в сутках между двумя последовательно зарегистрированными аномальными на трассе задержками.To identify the patterns of manifestation of anomalous delays and the formation of earthquake forecasts, a two-dimensional orthogonal coordinate system corresponding to each trace is used, the abscissa and ordinate of which are the current time and the values of the time intervals in days between two consecutively recorded delays on the track.
За начало координат принимают дату первого проявления аномальной задержки, зарегистрированного после перехода трассы из обычного фонового состояния, адекватного условиям приема аддитивной смеси сигналов в отсутствие сейсмоионосферных взаимодействий, в нестационарное - возмущенное сейсмоионосферным взаимодействием - состояние. Второе проявление аномальной задержки, зарегистрированное при приеме после перехода трассы из стационарного состояния в соответствующее второе нестационарное состояние, отображают в системе координат точкой, абсциссой которой служит дата этого проявления, а ординатой - интервал времени между вторым и первым проявлениями. Переход сейсмоактивной трассы из обычного состояния в третье нестационарное состояние отображают второй точкой, абсцисса которой - это дата третьего проявления аномальной задержки, а ордината - промежуток времени между третьей и второй аномальными задержками. Если ордината второй точки меньше ординаты первой точки, то возможное местоположение очага землетрясения прогнозируют в окрестностях трассы, а дату Тd землетрясения вычисляют согласно приведенной формуле, где m>2.The origin of the coordinates is the date of the first manifestation of an anomalous delay recorded after the transition of the path from the usual background state, adequate to the conditions of receiving the additive mixture of signals in the absence of seismic ionospheric interactions, into unsteady - disturbed by the seismic ionospheric interaction - state. The second manifestation of the anomalous delay, recorded when the trace was transferred from the stationary state to the corresponding second non-stationary state, is displayed in the coordinate system as a point whose abscissa is the date of this manifestation, and the ordinate is the time interval between the second and first manifestations. The transition of the seismically active trace from the normal state to the third unsteady state is indicated by the second point, the abscissa of which is the date of the third manifestation of the anomalous delay, and the ordinate is the time interval between the third and second abnormal delays. If the ordinate of the second point is less than the ordinate of the first point, then the possible location of the earthquake source is predicted in the vicinity of the route, and the earthquake date T d is calculated according to the above formula, where m> 2.
Последующий переход возмущенной трассы из обычного состояния в возмущенное отображают в системе координат третьей точкой, абсцисса которой - это дата перехода трассы в новое возмущенное состояние, а ордината - интервал времени между последним и предшествующим ему проявлением аномальной задержки. Если ордината отображения этой точки меньше ординаты предшествующей точки, то уточняют дату Тd землетрясения согласно указанной формуле, в которой m>3, а промежуток времени Т от даты tm проявления последней аномальной задержки - до начала землетрясения определяют при этом согласно соотношению Т=Тd-tm.The subsequent transition of the perturbed path from the normal to the perturbed state is displayed in the coordinate system by the third point, the abscissa of which is the date the path passes to the new perturbed state, and the ordinate is the time interval between the last and the previous manifestation of the anomalous delay. If the display ordinate of this point is less than the ordinate of the previous point, then the earthquake date T d is specified according to the specified formula, in which m> 3, and the time interval T from the date t m of the manifestation of the last anomalous delay before the earthquake begins is determined according to the relation T = T d -t m .
Если в одном и том же интервале времени, включающем момент времени tm, трасса, возмущенная тремя и более аномальными задержками с последовательным убыванием промежутков между ними, пересекает не менее двух других трасс, на которых зарегистрировано хотя бы по одной аномальной задержке, то очаговый район землетрясения определяют в окрестностях точек пересечения возмущенных трасс.If in the same time interval, including the time moment t m , a path disturbed by three or more anomalous delays with a sequential decrease in the gaps between them intersects at least two other paths that have at least one anomalous delay registered, then the focal region earthquakes are determined in the vicinity of the intersection points of disturbed paths.
Для интервала времени Т дополнительно выделяют совокупность пространственно возмущенных трасс, включающую хотя бы одну трассу с последовательным уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, и трассы, на которых зарегистрированы аномальные задержки, для выделенной совокупности рассчитывают взаимную корреляцию аномальных задержек, по максимальным значениям которой уточняют эпицентр предполагаемого землетрясения.For the time interval T, a set of spatially perturbed traces is additionally distinguished, including at least one trace with a sequential decrease in the time intervals between at least three anomalous delays, and the traces on which the anomalous delays are recorded, for the selected set, the cross-correlation of the anomalous delays is calculated using the maximum values which specify the epicenter of the alleged earthquake.
Устройство для осуществления способа (Фиг.1) содержит М>1 радиопередатчиков 1 ДВ диапазона радиоволн и N>2 РП-ИВК 2, где М и N - натуральные числа, объединенных в сеть выделенными каналами связи 3 с центром радиоволнового прогноза землетрясений 4, содержащим стандартное приемно-передающее устройство 5 (E-mail, факс-модем), вход-выход которого служит соответствующим входом-выходом ЦРВПЗ 4, подключенное к вычислительному комплексу 6.The device for implementing the method (FIG. 1) contains M> 1
В качестве ВК в ЦРВПЗ целесообразно использовать совместимый персональный компьютер - IBM PC [11], оснащенный сопутствующими локальными устройствами и программным обеспечением. Оперативную (RAM) и постоянную (BIOS) память компьютера можно ограничить значениями до 512 Мбайт и до 5 Гбайт соответственно, тактовую частоту - пределом до одного ГГц.It is advisable to use a compatible personal computer - IBM PC [11], equipped with related local devices and software, as a VC in the central heating and cooling center. The operational (RAM) and permanent (BIOS) memory of a computer can be limited to up to 512 MB and up to 5 GB, respectively, and the clock frequency can be limited to one GHz.
Радиопередатчик (Фиг.2) содержит последовательно соединенные эталон нормированной частоты 7, вход запуска которого соединен с выходом форматора излучения 10, эталон последовательности видеоимпульсов 8, формирователь кодированных пачек когерентных видеоимпульсов 9, другой вход которого подсоединен к другому выходу форматора излучения 10, модулятор 11, другой вход которого соединен с выходом кодера фазы 12 несущей частоты, подсоединенного к выходу эталона нормированной частоты 7, а другой его вход соединен с выходом формирователя кодированных пачек когерентных видеоимпульсов 9, усилитель кодированной пачки когерентных радиоимпульсов 13, усилитель мощности 14 и антенное устройство 15 ДВ диапазона радиоволн.The radio transmitter (Figure 2) contains a series-connected
Эталон нормированной частоты 7, как и эталон последовательности видеоимпульсов 8, радиопередатчика могут быть изготовлены на базе прецизионного генератора колебаний ICL8038 [12, с.142-147], представляющего собой монолитную и интегральную схему (ИС), обеспечивающую генерирование с высокой точностью синусоидальных, прямоугольных и импульсных колебаний при минимуме внешних компонентов в диапазоне от 0,001 Гц до 300 кГц.The standardized
Формирователь кодированных пачек когерентных видеоимпульсов 9 рационально синтезировать как трех- либо пятиэлементный код (13, с.346-355] Баркера в виде последовательного сдвигающего регистра [14, с. 192-194] на D- либо JR-триггерах. Ветвь обратной связи регистра должна содержать при этом соответственно одну или две схемы двоичного сложения. В качестве элементной базы для изготовления формирователя 9 можно использовать широко распространенные микросхемы 7475, 7493, 7492 [14, с. 152-154, 176-180] и их отечественные аналоги.The generator of coded bursts of
При изготовлении форматора излучения 10, выполняющего функции запуска радиопередатчика и задания формирователю 9 периода следования кодированной пачки когерентных видеоимпульсов, в качестве элементной базы можно использовать монолитные ИС NE555, NE556 и SE556.In the manufacture of
Для построения модулятора 11 естественно использовать широкополосную ИС ICL8013, которая представляет собой [12, с. 190] четырехквадрантный аналоговый умножитель, сигнал на выходе которого пропорционален алгебраическому произведению сигнала, поступающего на его один вход с выхода формирователя кодированных пачек когерентных видеоимпульсов 9, на сигнал, который подается с кодера фазы несущей частоты 12 на его другой вход. В качестве кодера фазы 12 можно использовать фазоинвертор, исполненный на базе элементарной транзисторной схемы с единичным коэффициентом передачи.To build the
Усилитель кодированных пачек когерентных радиоимпульсов 12 рационально основывать на использовании высокоточной ИС INA102 с переменным коэффициентом усиления в пределах 10-100.The amplifier encoded packs of
В качестве усилителя мощности 14 и антенного устройства 15 радиопередатчика (Фиг.2) целесообразно использовать одноименные устройства передающих станций импульсно-фазовой радионавигационной системы (РНС) “Лоран-С” [8, с. 386-387] или ее аналога - отечественной РНС “Чайка”.As a
Каждый радиоприемный измерительно-вычислительный комплекс (Фиг.3) содержит последовательно соединенные антенное устройство 16, входной высокочастотный блок 17, выполненный для ДВ диапазона радиоволн, полосовой в диапазоне 80-120 кГц фильтр (ПФ) 18, к которому подсоединены параллельно М>1 трассовых измерителей (ТИ) 19, каждый из которых содержит параллельно подключенные к его входу канал поверхностной волны 20 и канал пространственной волны 21, а также дополнительно введенные трассовый форматор приема 22 и измеритель задержки 23. Причем трассовый форматор 22 подключен к вторым входам каналов 20 и 21, а каждый канал содержит последовательно соединенные согласованный с соответствующим форматом фильтр 24 и ФНЧ 25, подключенный к соответствующему входу трассового форматора 22 и измерителя задержки 23. Выход измерителя задержки 23, служащий выходом ТИ 19, через соответствующий вход-выход М-канального порогового устройства 26 коммутирован к вычислительному комплексу 27.Each radio receiving measuring and computing complex (Fig. 3) contains a series-connected
В качестве последовательно соединенных антенного устройства 16, входного высокочастотного блока 17 и ПФ 18 РП-ИВК (Фиг.3) рационально использовать соответственно антенный блок, режекторный фильтр и полосовой высокочастотный фильтр, входящие в состав приемника импульсно-фазовой РНС “Лоран-С” [8, с. 387-388]. Согласованный с форматом приема фильтр 24 и ФНЧ 25, входящие в состав канала поверхностной волны 20 и канала пространственной волны 21, могут быть исполнены соответственно на базе ИС ICL8013 [12, с.190] и ИС INА105 [12, с.61].As a series-connected
Исполнение в ТИ 19 форматора приема 22 может быть реализовано на микросхемах 7475, 7492, 7493, ИС NE555, NE556, SE556 и широко распространенных в цифровой технике триггерных и логических схемах типа И, ИЛИ, И-НЕ и др. Их применение рационально также и для вторых входов в каналах 20 и 21. В качестве измерителя задержки 23 можно использовать известный [15, с. 350-352] высокоточный прибор И-2-23(24) с цифровым выходом, измерение временных интервалов в котором основывается на счетно-импульсном методе прямого счета.The execution in
Пороговое устройство (ПУ) 26 являет собой сочетание последовательного М-разрядного регистра сдвига с двоичным g-разрядным, g=7,...,11, вычитающим счетчиком (ВС) [14, с. 218-223] и цифровым компаратором, содержащим двоичный сумматор-вычитатель [14, с.246-248] в соответствующей комбинации с операционными усилителями, триггерными и логическими элементами И-НЕ. Через g-разрядный выход ВС, служащий одним выходом ПУ, и двоичный выход цифрового компаратора, служащий другим выходом ПУ, обеспечивается трансляция с каждого ТИ в ВК 27 соответственно текущих и аномальных результатов измерений. Исполнение порогового устройства можно осуществить на ИС типа 74147, 7483, 7492, 7493, DC-7(7A) и ED-11 [14, с. 168-174, 192-194, 225-266, 381-382].The threshold device (PU) 26 is a combination of a sequential M-bit shift register with a binary g-bit, g = 7, ..., 11, a subtracting counter (BC) [14, p. 218-223] and a digital comparator containing a binary adder-subtractor [14, p.246-248] in the appropriate combination with operational amplifiers, trigger and logic elements AND-NOT. Through the g-bit output of the aircraft, which serves as one output of the control unit, and the binary output of the digital comparator, which serves as the other output of the control unit, broadcasts from each TI to
Использование современного IBM PC в качестве ВК 27 в РП-ИВК, основные параметры (RAM, BIOS, тактовая частота и др.) которого сопоставимы с аналогичными параметрами IBM PC, входящего в состав ЦРВПЗ 4 устройства, представляется рациональным техническим решением.The use of a modern IBM PC as a
Алгоритм работы устройства (Фиг.1), блок-схема функционирования которого приведена на Фиг.4, предполагает выполнение следующих действий.The operation algorithm of the device (Figure 1), the block diagram of the operation of which is shown in Figure 4, involves the following steps.
1. В центре радиоволнового прогноза землетрясений устройства (Фиг.1) на электронной карте сейсмоопасного региона в соответствии с ограничительной частью и п.1 формулы изобретения отображают границы для приоритетных районов, местоположения пунктов излучения и приема, а также совокупность M×N радиотрасс с указанием для каждой трассы приоритетных признаков. Для каждого из М>1 радиопередатчиков (Фиг.2) задают трассовый формат излучения кодированной пачки когерентных радиоимпульсов (КПКГР), согласованной с форматом приема соответствующего трассового измерителя (ТИ) в каждом РП-ИВК (Фиг.3). Скважность локальных радиоимпульсов в пачке регламентируют таким образом, чтобы при распространении по каждой из N>2 возможных радиотрасс радиоимпульсы сигнала пространственной волны не интерферировали с радиоимпульсами сигнала поверхностной волны. Устанавливают также запаздывание сигналов излучения, различное для разных радиопередатчиков, относительно соответствующего сигнала единого времени. В каждый РП-ИВК передают по каналам связи электронную карту и М>1 форматов приема, различных для разных ТИ, а также соответствующие каждой радиотрассе почасовые, суточные и сезонные эталонные пороговые значения.1. In the center of the radio wave earthquake prediction device (Figure 1) on an electronic map of a seismically dangerous region in accordance with the restrictive part and
2. По командным сигналам ЦРВПЗ 4 производят в заданные интервалы времени пробную серию сеансов излучения и приема, по результатам которой корректируют форматы и периоды излучения сигналов, а также установленное запаздывание для сигналов излучения относительно сигнала единого времени, в каждом РП-ИВК по каждой радиотрассе корректируют форматы приема, а также соответствующие трассам эталонные пороговые значения.2. Based on command signals,
3. В конкретном радиопередатчике (Фиг.2) с одного выхода форматора излучения 10 на вход эталона нормированной частоты 7 поступает с установленным запаздыванием относительно сигнала единого времени сигнал запуска. На выходе эталона 7 формируется гармоническое нормированное по амплитуде колебание с частотой f в полосе 80-120 кГц, которое подается на вход эталона последовательности видеоимпульсов 8 и на один вход кодера фазы 12. В эталоне 8 колебание преобразуется в синфазную последовательность нормированных видеоимпульсов, которая поступает на один вход формирователя кодированной последовательности видеоимпульсов 9, на другой вход которого подается сигнал с другого выхода форматора излучения 10. В результате преобразования поступающих в формирователь 9 сигналов с его выхода на один вход модулятора 11 и на другой вход кодера фазы 12 будет периодически подаваться кодированная пачка когерентных видеоимпульсов. Так как сигнал с кодера 12 поступает на другой вход модулятора 11, то на выходе модулятора периодически формируется кодированная пачка когерентных радиоимпульсов (КПКГР), фаза несущей частоты f в каждом радиоимпульсе которой изменяется в соответствии с предписанным кодом. После усиления по амплитуде и по мощности соответственно в усилителях 13 и 14 сигнал в виде КПКГР излучается антенным устройством 15.3. In a particular radio transmitter (Figure 2) from one output of the
4. Излученный конкретным из М>1 возможных радиопередатчиков сигнал поступает по N>2 радиотрассам в антенные устройства 16 соответствующих радиотрассам РП-ИВК (Фиг.3). Сигнал поступает с запаздыванием относительно времени его излучения, различным для разных радиотрасс, в виде аддитивной смеси сигналов поверхностной и пространственной волн. После преобразования в АУ 16 какого-либо из N возможных РП-ИВК сигнал подается во входной ВЧ блок 17, в котором предварительно усиливается и “очищается” от разного рода помех и искажений. С выхода ВЧ блока поступает в ПФ 18, в котором устраняются ВЧ помехи, и далее - на входы М>1 трассовых измерителей 19.4. The signal emitted by a particular of M> 1 possible radio transmitters enters through N> 2 radio paths to the
Поскольку время распространения сигнала пространственной волны по трассе “излучение-прием” всегда превышает время распространения сигнала поверхностной волны, то аддитивная смесь на входе каждого ТИ, служащего сигнальным входом для канала поверхностной волны 20 и канала пространственной волны 21, представляет собой чередующуюся последовательность радиоимпульсов. Нечетные радиоимпульсы в смеси соответствуют КПКГР, переносимой поверхностной волной, а четные радиоимпульсы в последовательности - КПКГР, переносимой пространственной волной.Since the propagation time of a spatial wave signal along the “radiation-reception” path always exceeds the propagation time of a surface wave signal, the additive mixture at the input of each TI, which serves as a signal input for the channel of the
В исходном состоянии сигнальный вход в канале 20 открыт, а в канале 21 закрыт; в вычитающем счетчике (ВС) порогового устройства 26 установлено двоичное число, соответствующее эталонному пороговому значению (ЭПЗ), в сумматоре-вычитателе цифрового компаратора установлен двоичный эквивалент для заданной величины отклонения относительно ЭПЗ.In the initial state, the signal input in
Если формат приема в конкретном ТИ, заданный форматором 22 по вторым входам каналов 20 и 21, адекватен кодированной пачке когерентных радиоимпульсов, излученной радиопередатчиком, то в каналах производится последовательно во времени “поимпульсная” согласованная фильтрация аддитивной смеси, поступившей на вход этого ТИ.If the reception format in a specific TI specified by the
При поступлении на “открытый” вход канала 20 первого радиоимпульса, содержащегося в чередующейся последовательности, на выходе фильтра 24 в канале сформируется первый опорный импульс, который через ФНЧ 25 поступит на соответствующий вход форматора приема 22 и один вход измерителя задержки 23. С выхода измерителя, т.е. с выхода конкретного ТИ, на вход порогового устройства (ПУ) 26, коммутируемого через распределитель с тактовым входом ВС, начнут поступать с периодом следования Tj тактовые импульсы. Одновременно по сигналам управления, поступившим с форматора 22 на вторые входы каналов 20 и 21, канал 20 перейдет в закрытое состояние, а канал 21 - в открытое состояние.Upon receipt of the first radio pulse in alternating sequence at the “open” input of
По приходе в открытый канал 21 второго радиоимпульса, содержащегося в последовательности на входе ТИ, на выходе согласованного фильтра 24 канала сформируется второй опорный импульс, который через ФНЧ 25 поступит на соответствующий вход форматора 22 и другой вход измерителя задержки 23. В результате каналы 20 и 21 перейдут в исходное состояние. Прекратится подача тактовых импульсов на вход ВС, а на его выходах образуется двоичное отображение алгебраического остатка между уменьшаемым - двоичным эквивалентом исходного эталонного порогового значения и вычитаемым - количеством J тактовых импульсов, которое поступило в ВС. Двоичная последовательность, адекватная абсолютному отклонению от ЭПЗ, с выходов ВС транслируется через один выход ПУ в файл “трассовых поимпульсных абсолютных отклонений”, созданный в ВК 27, и на вход сумматора-вычитателя в цифровом компараторе. По окончании трансляции в ВС установится исходное эталонное пороговое значение.Upon arrival in the
Интервал времени между моментами поступления первого и второго опорных импульсов на соответствующие входы измерителя 23 равен промежутку времени между началом и окончанием подачи тактовых импульсов на вход ВС и составляет Т=JTj долей секунды. Формально он адекватен модулю абсолютного отклонения алгебраического остатка от ЭПЗ, физически - задержке первого радиоимпульса кодированной пачки когерентных радиоимпульсов, переносимой пространственной волной, относительно времени приема первого радиоимпульса КПКГР, переносимой поверхностной волной. Так что, если числовой аналог двоичной последовательности на входе сумматора-вычитателя превысит величину, заданную в цифровом компараторе, то эта последовательность через другой выход ПУ поступит в конкретный файл “трассовых поимпульсных задержек”, созданный в соответствующем каталоге ВК.The time interval between the moments of receipt of the first and second reference pulses at the corresponding inputs of the
Поимпульсная фильтрация каждой последующей пары, состоящей из нечетного (третьего, пятого и т.п.) и смежного с ним четного (четвертого, шестого и т.п.) радиоимпульсов, содержащихся в аддитивной смеси на входе ТИ, производится согласно алгоритму фильтрации первой пары радиоимпульсов.Pulse filtering of each subsequent pair, consisting of odd (third, fifth, etc.) and adjacent even (fourth, sixth, etc.) radio pulses contained in the additive mixture at the input of the TI, is performed according to the filtering algorithm of the first pair radio pulses.
Фильтрация начинается с поступления в канал 20 ТИ нечетного радиоимпульса и завершается по приходе в канал 21 четного радиоимпульса.Filtering begins with the arrival of an odd radio pulse in
Всякий раз по окончании цикла двоичная последовательность, адекватная абсолютному отклонению от ЭПЗ, с выходов ВС подается через один выход ПУ 26 в соответствующий трассовый файл поимпульсных измерений. Трансляция “абсолютного отклонения” в трассовый файл поимпульсных задержек осуществляется лишь в случаях, когда его модуль превышает величину, заданную в цифровом компараторе.Each time, at the end of the cycle, a binary sequence adequate to the absolute deviation from the EPZ is supplied from the aircraft outputs through one output of the
Завершение фильтрации последней пары радиоимпульсов из аддитивной смеси импульсов, поступившей на вход ТИ, являющееся по существу окончанием однократного цикла, согласно которому на вход радиотрассы поступает сигнал с известными параметрами, а на выходе трассы принимают ослабленную копию этого сигнала и следующий за ней с неизвестной задержкой, возможно, искаженный аналог ослабленной копии, сопровождается:The completion of the filtering of the last pair of radio pulses from the additive mixture of pulses received at the TI input, which is essentially the end of a single cycle, according to which a signal with known parameters is received at the radio path input, and a weakened copy of this signal and the next one with an unknown delay are received at the output of the trace, perhaps a distorted analogue of a weakened copy is accompanied by:
- оцениванием и регистрацией математического ожидания - mо и среднеквадратической ошибки - sko оценивания для абсолютного отклонения (Ао) от ЭПЗ задержки сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны,- assessment and registration of the mathematical expectation - mо and standard error - sko estimation for the absolute deviation (Ao) from the FTE of the delay of the spatial wave signal relative to the time of reception of the surface wave signal,
- идентификацией (по критерию максимального правдоподобия либо максимума апостериорной плотности вероятности [13, с. 192-210]) аномальной задержки (Аз) сигнала пространственной волны относительно времени приема сигнала поверхностной волны, регистрацией mо и sko для идентифицированной Аз вместе с оценкой времени mt ее проявления.- identification (according to the criterion of maximum likelihood or maximum a posteriori probability density [13, p. 192-210]) of the anomalous delay (Az) of the spatial wave signal relative to the time of reception of the surface wave signal, registration of mo and sko for the identified Az along with an estimate of its time mt manifestations.
Фильтрация второго и последующих сигналов, излученных одним из М возможных радиопередатчиков, аналогична рассмотренной ситуации, когда на вход конкретного трассового измерителя 19 в каком-либо из N возможных РП-ИВК поступает сигнал в виде аддитивной смеси сигналов поверхностной и пространственной волн. В соответствующих каналах этого ТИ производится последовательно во времени “поимпульсная” согласованная фильтрация аддитивной смеси.Filtering the second and subsequent signals emitted by one of the M possible radio transmitters is similar to the situation considered when a signal in the form of an additive mixture of surface and spatial wave signals arrives at the input of a
Итоговый результат фильтрации сигналов излучения, как и результат фильтраций первого сигнала излучения, поступившего на вход АУ и далее в трассовый измеритель, может содержать зарегистрированные mо и sko для трассового Ао от ЭПЗ, а также mо и sko для идентифицированных трассовых Аз вместе с оценками времени их проявления.The final result of filtering the radiation signals, as well as the result of filtering the first radiation signal received at the input of the AU and then to the trace meter, can contain registered mо and sko for the trace Ao from the FET, as well as mо and sko for the identified trace Az along with estimates of their time manifestations.
Адекватным образом производится фильтрация сигналов в других трассовых измерителях конкретного из N возможных РП-ИВК, которые излучены другими из М-совокупности радиопередатчиками, равно как и фильтрация в соответствующих ТИ сигнала, который поступил с выхода конкретного радиопередатчика на АУ каждого из N - совокупности РП-ИВК.Adequate filtering of signals in other trace meters of a specific of the N possible RP-IVK, which are emitted by other radio transmitters from the M-set, as well as filtering in the corresponding TI of the signal that came from the output of a specific radio transmitter to the control unit of each of N - the set of RP- CPI.
Данные итоговых параметров фильтрации (mо, sko, время проявления) фиксируются в ВК 27 каждого РП-ИВК, в соответствующих трассовых файлах для абсолютных отклонений задержек от ЭПЗ и идентифицированных аномальных задержек.The data of the final filtering parameters (mо, sko, development time) are recorded in
5. Если хотя бы в одном трассовом файле ВК 27 конкретного РП-ИВК (Фиг.3) зарегистрированы Аз для не менее трех последовательных во времени циклов “посигнальной” фильтрации, то mо, sko и время проявления Аз вместе с соответствующими оценками для Ао передают в центр радиоволнового прогноза землетрясений 4 устройства (Фиг.1). При этом не прерывают фильтрацию последующих сигналов в аддитивной смеси, поступающей на вход ТИ, и переходят к выполнению действий согласно п.6. В ином случае реализуется циклический переход к операциям п.4.5. If at least one
6. Передают также время прерывания фильтрации Аз, т.е. время проявления лишь абсолютных отклонений задержек от ЭПЗ, время возобновления регистрации аномальных задержек и промежутки времени между ними. Аналогичные действия выполняются при проявлении Аз в других ТИ конкретного РП-ИВК и в трассовых измерителях других РП-ИВК.6. They also transmit the filter interruption time Az, i.e. the time of manifestation of only absolute deviations of delays from the EPZ, the time of renewal of registration of abnormal delays and the time intervals between them. Similar actions are performed when Az is manifested in other TIs of a specific RP-IVK and in the track meters of other RP-IVK.
7. Поступившие по каналам связи 3 в центр радиоволнового прогноза землетрясений 4 данные регистрируют в M×N - совокупности трассовых файлов ВК 6 устройства (Фиг.1). На электронной карте сейсмоопасного региона выделяют радиотрассы, возмущенные аномальными задержками, на каждой из них отмечают в едином времени моменты времени и продолжительность проявления аномальных задержек.7. Received via
Передают с ЦРВПЗ в РП-ИВК, используя приемно-передающие устройства, рекомендации по изменению ЭПЗ в соответствующих ТИ. Дополнительно выделяют на электронной карте другие радиотрассы, возмущенные аномальными задержками.Transferring from TsRVPZ to RP-IVK, using transmitting and receiving devices, recommendations for changing the EPZ in the corresponding TI. In addition, other radio paths indignant at abnormal delays are highlighted on the electronic map.
8. В ЦРВПЗ проверяют гипотезу о пересечении по крайней мере одной радиотрассой, возмущенной аномальными задержками, двух других радиотрасс, возмущенных Аз, против альтернативы, что такого рода пересечение отсутствует. Если правдоподобна вторая гипотеза, то осуществляется циклический переход к п.4, если правомерна первая гипотеза - то переходят к операциям п.9.8. At the Center for Hygiene Control, the hypothesis is checked that at least one radio path disturbed by anomalous delays intersects two other radio paths disturbed by Az against the alternative that there is no such intersection. If the second hypothesis is plausible, then a cyclic transition to step 4 is carried out, if the first hypothesis is valid, then go to the operations of
9. В ЦРВПЗ выделяют радиотрассы с последовательным уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, зарегистрированными в заданном временном интервале. При выделении хотя бы одной радиотрассы, для которой характерна последовательность из трех и более аномальных задержек с последовательным уменьшением промежутков времени между ними переходят к операциям по п.10. Если условие последовательного уменьшения промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками не выполняется, то производится циклический переход на операции по п.4.9. At the central air traffic control center, radio paths are allocated with a successive decrease in the time intervals between at least three abnormal delays recorded in a given time interval. When selecting at least one radio path, which is characterized by a sequence of three or more anomalous delays with a sequential decrease in the time intervals between them, they proceed to the operations of
10. Судят о возможном районе землетрясения, вычисляют (согласно п.1 формулы землетрясения) его дату Td.10. Judge the possible area of the earthquake, calculate (according to
Данные прогноза о дате возможного землетрясения в окрестностях выделенных радиотрасс передают, не прерывая фильтрации сигналов по всем радиотрассам, в соответствующие службы МЧС и администрации сопредельных с возмущенными радиотрассами районов.The forecast data on the date of a possible earthquake in the vicinity of the allocated radio paths are transmitted, without interrupting the filtering of signals along all the radio paths, to the corresponding services of the Ministry of Emergencies and the administration of the regions adjacent to the disturbed radio paths.
Производят расчет интервала Т между вычисленной датой предполагаемого землетрясения Тd и датой tm регистрации последней во времени аномальной задержки, Т=Td-tm, T>0.The interval T is calculated between the calculated date of the alleged earthquake T d and the date t m of registration of the last anomalous delay in time, T = T d -t m , T> 0.
11. Для интервала времени Т=Тd-tm между датами предполагаемого землетрясения и m-го проявления аномальной задержки, дополнительно выделяют совокупность пространственно возмущенных трасс, включающую выделенные радиотрассы с последовательным уменьшением промежутков времени между не менее чем тремя аномальными задержками, и радиотрассы, на которых в интервале времени Т зарегистрированы аномальные задержки. Для выделенной совокупности рассчитывают взаимную корреляцию аномальных задержек, по максимальным значениям которой определяют район и координаты эпицентра предполагаемого землетрясения.11. For the time interval T = T d -t m between the dates of the alleged earthquake and the m-th manifestation of the anomalous delay, an additional set of spatially perturbed paths is selected, including selected radio paths with a sequential decrease in the time intervals between at least three anomalous delays, and radio paths, on which abnormal delays are recorded in the time interval T. For the selected population, the mutual correlation of the anomalous delays is calculated, the maximum values of which determine the region and coordinates of the epicenter of the alleged earthquake.
Данные прогноза передают, не прерывая фильтрации по всем радиотрассам, в соответствующие службы МЧС и администрации сейсмоопасного и сопредельного с ним районов.The forecast data is transmitted, without interrupting filtering on all radio routes, to the corresponding services of the Ministry of Emergencies and the administration of the seismically dangerous and adjacent areas.
12. Если по истечении интервала времени Т прогноз оказался “ложным”, то производят циклический переход к операциям согласно п.4 и информируют соответствующие службы о снятии прогноза.12. If the forecast turned out to be “false” after the time interval T, then a cyclic transition to the operations is carried out in accordance with
С помощью созданного в единичном экземпляре макета РП-ИВК в июле-сентябре 2002 г. проводилась экспериментальная апробация частных процедур фильтрации сигналов, излучаемых по соответствующим рабочим зонам отечественной ИФРНС “Чайка” и Российско-Американской системой “Лоран-С”. В качестве носителей возможных предвестников землетрясений использованы кодированные пачки когерентных радиоимпульсов, излучаемые на несущей частоте f=100 кГц.Using the RP-IVK prototype created in a single copy, in July-September 2002, experimental testing of private filtering procedures for signals emitted from the corresponding working zones of the domestic IFRNS “Chaika” and the Russian-American system “Laurent-S” was carried out. Coded bursts of coherent radio pulses emitted at a carrier frequency f = 100 kHz were used as carriers of possible earthquake precursors.
Прием сигналов излучения проводился (в пункте контроля радионавигационных систем ДВ диапазона “Дальстандарт”) по четырем веерным радиотрассам: Александровск - Хабаровск, Уссурийск - Хабаровск, Токатибуто - Хабаровск, Петропавловск-Камчатский - Хабаровск. По всем трассам зафиксировано четкое разделение пачек радиоимпульсов, переносимых поверхностной и пространственной волнами. По наиболее протяженной трассе (Петропавловск-Камчатский - Хабаровск) в периоды восхода и захода Солнца в сигналах пространственной волны проявлялись интерференционные взаимодействия, обусловленные, пожалуй, переотражениями от нижних слоев ионосферы. В период с 2002-07-12 по 2002-09-27 по радиотрассам Александровск - Хабаровск, Уссурийск - Хабаровск и Токатибуто - Хабаровск, пересекающим сейсмоактивные зоны, зарегистрированы аномальные для этих трасс задержки сигналов пространственной волны относительно времени приема сигналов поверхностной волны. В этот же период и последующую календарную декаду службой срочных донесений зафиксированы в рабочих зонах радионавигационных систем “Чайка” и “Лоран-С” и их окрестностях несколько коровых и глубинных землетрясений с силой до трех-четырех баллов (по шкале Рихтера). Из-за отсутствия сети пересекающихся радиотрасс, создание которой обусловлено финансовой проблемой, не удалось, к сожалению, однозначно установить однозначную корреляцию зарегистрированных “необычных” задержек с происшедшими землетрясениями.The reception of radiation signals was carried out (at the monitoring station of the radio navigation systems of the Far East Standard range) along four fan radio paths: Alexandrovsk - Khabarovsk, Ussuriysk - Khabarovsk, Tokatibuto - Khabarovsk, Petropavlovsk-Kamchatsky - Khabarovsk. A clear separation of the packets of radio pulses carried by the surface and spatial waves was recorded along all the tracks. On the longest route (Petropavlovsk-Kamchatsky - Khabarovsk), during the periods of sunrise and sunset in the signals of a spatial wave, interference interactions appeared, caused, perhaps, by reflections from the lower layers of the ionosphere. In the period from 2002-07-12 to 2002-09-27 on the Aleksandrovsk-Khabarovsk, Ussuriysk-Khabarovsk and Tokatibuto-Khabarovsk radio routes crossing the seismically active zones, anomalous for these paths of delayed spatial wave signals relative to the time of reception of surface wave signals were recorded. In the same period and the following calendar decade, an urgent reporting service recorded in the working areas of the Chaika and Laurent-S radio navigation systems and their environs several crustal and deep-seated earthquakes with a magnitude of up to three to four points (on the Richter scale). Due to the lack of a network of intersecting radio paths, the creation of which is due to a financial problem, it was not possible, unfortunately, to unambiguously establish an unambiguous correlation of the recorded “unusual” delays with the earthquakes that occurred.
Тем не менее, статистическая закономерность регистрации аномальных задержек по веерным радиотрассам, сходная с аналогичной, но с запаздывающей во времени закономерностью проявления сейсмических толчков в окрестностях этих трасс, подтверждает потенциальные возможности заявленного способа прогноза землетрясений.Nevertheless, the statistical pattern of registration of anomalous delays on fan radio paths, similar to a similar, but time-lagging pattern of seismic shocks in the vicinity of these paths, confirms the potential capabilities of the claimed method of earthquake prediction.
Соответствующим размещением десяти - двенадцати измерительно-вычислительных комплексов, изготовление которых на доступной элементной базе не вызывает принципиальных затруднений, и использованием радиополей действующих РНС “Чайка” и “Лоран-С” можно будет охватить наиболее сейсмоактивные регионы Дальневосточного округа России и другие сейсмоактивные районы сопредельных с Дальневосточным округом государств.By the appropriate placement of ten to twelve measuring and computing complexes, the production of which on an accessible element base does not cause fundamental difficulties, and using the radio fields of the operating Chaika and Laurent-S RSs, it will be possible to cover the most seismically active regions of the Far Eastern District of Russia and other seismically active regions adjacent to Far Eastern District of States.
В настоящее время на территориях России, Китая, Кореи, Японии, Средиземного моря, в Северной и Северо-западной частях Тихого океана, в восточном побережье США и в других сейсмоактивных регионах Земли расположено боле 160 действующих наземных РНС класса “Лоран-С” и “Чайка”. Так что использование сигналов этих станций позволит выполнять, помимо навигационной функций также функции радиоволнового прогноза землетрясений.Currently, in the territories of Russia, China, Korea, Japan, the Mediterranean Sea, in the North and Northwest parts of the Pacific Ocean, in the eastern coast of the USA and in other seismically active regions of the Earth, there are more than 160 operating terrestrial RSs of the “Laurent-S” and “Classes” Gull". So the use of the signals of these stations will make it possible to carry out, in addition to the navigation functions, the functions of radio wave earthquake prediction.
Источники информацииSources of information
1. Резниченко Ю.В. Проблемы величины землетрясений. Магнитуда и энергетическая классификация землетрясения - М.: Наука, 1974, с. 98-103.1. Reznichenko Yu.V. Earthquake magnitude problems. Magnitude and energy classification of an earthquake - M .: Nauka, 1974, p. 98-103.
2. SU 1171737 А, G 01 V 9/00, 07.08.85.2. SU 1171737 A, G 01
3. SU 1349535 A1, G 01 V 3/121, 12.03.85.3. SU 1349535 A1, G 01
4. Гуфельд И.Л., Маренко В.Ф., Пономарев Е.А., Ямпольский. Исследование возмущений амплитуд и фаз сигналов ФРНС “Омега” на сейсмоактивных трассах. В сб. Поиск электромагнитных предвестников землетрясений - М.: ИФЗ АН СССР, 1988, с. 149-169.4. Gufeld I.L., Marenko V.F., Ponomarev E.A., Yampolsky. The study of perturbations of the amplitudes and phases of the signals of FRS "Omega" on seismically active routes. On Sat Search for electromagnetic precursors of earthquakes - M.: IFZ AN SSSR, 1988, p. 149-169.
5. Гуфельд И.Л., Маренко В.Ф. Краткосрочный прогноз времени сильных землетрясений с использованием радиоволновых методов. ДАН 1992, т. 323, №6, с. 1064-1067.5. Gufeld I.L., Marenko V.F. Short-term time forecast of strong earthquakes using radio wave methods. DAN 1992, v. 323, No. 6, p. 1064-1067.
6. Маренко В.Ф. Исследование связи сейсмотектонических процессов с возмущениями нижней ионосферы методом радиопросвечивания на сверхдлинных волнах. Автореферат диссертации на соискание уч. ст. к. ф.-м. н. Иркутск, 1989.6. Marenko V.F. Investigation of the relationship of seismotectonic processes with perturbations of the lower ionosphere by the method of radio transmission on super-long waves. Abstract of dissertation Art. Ph.D. n Irkutsk, 1989.
7. RU 2037162 С, G 01 V 3/12, 02.09.94.7. RU 2037162 C, G 01
8. Лаурила С. Электронные измерения и навигация. - М.: Недра, 1981, 480 с.8. Laurila S. Electronic measurements and navigation. - M .: Nedra, 1981, 480 p.
9. Конструкторская документация на ПИК-2. - М.: АООТ “Интерсейсмопрогноз”, 1988, 39 с.9. Design documentation for PIK-2. - M .: AOOT “Interseismoprognoz”, 1988, 39 p.
10. Использование радиоспектра. Перевод с английского под ред. М.С. Гуревича. - М.: Связь, 1969, с. 31-39, 41-43, 95-111.10. Use of the radio spectrum. Translation from English, ed. M.S. Gurevich. - M.: Communication, 1969, p. 31-39, 41-43, 95-111.
11. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя - М.: ИНФА-М, 1997.11. Figurnov V.E. IBM PC for the user - M .: INFA-M, 1997.
12. Уитсон Дж. 500 практических схем на ИС. Перевод с англ. - М.: Мир, 1992, 376 с., ил.12. Witson, J. 500 practical schemes for IP. Translation from English - M .: Mir, 1992, 376 p., Ill.
13. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том 3. Обработка сигналов в радио- и гидролокации и прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех. Нью-Йорк, 1971. Перевод с английского под редакцией проф. В.Т. Горяинова. - М.: Советское радио, 1977, 664 с.13. Van Tris, G., Theory of Detection, Estimation, and Modulation.
14. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. Перевод с английского. - М.: Мир, 1988, 392 с.14. Tokheim R. Fundamentals of digital electronics. Translation from English. - M .: Mir, 1988, 392 p.
15. Измерения в электронике: Справочник. Под редакцией В.А. Кузнецова. - М.: Энергоиздат, 1987, 512 с., ил.15. Measurements in Electronics: A Handbook. Edited by V.A. Kuznetsova. - M.: Energoizdat, 1987, 512 p., Ill.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135298/28A RU2231090C1 (en) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135298/28A RU2231090C1 (en) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2231090C1 true RU2231090C1 (en) | 2004-06-20 |
RU2002135298A RU2002135298A (en) | 2004-07-20 |
Family
ID=32846619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002135298/28A RU2231090C1 (en) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231090C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650196C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Remote sensing system of radio waves transitional distribution for meteoric radio communication |
US20230258840A1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-08-17 | Eagle Technology, Llc | Systems and methods for radio frequency sensing of seismic events |
-
2002
- 2002-12-27 RU RU2002135298/28A patent/RU2231090C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650196C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Remote sensing system of radio waves transitional distribution for meteoric radio communication |
US20230258840A1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-08-17 | Eagle Technology, Llc | Systems and methods for radio frequency sensing of seismic events |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hayakawa et al. | Electromagnetic precursors to the 2004 Mid Niigata Prefecture earthquake | |
Morton et al. | Ionospheric effects, monitoring, and mitigation techniques | |
Rozhnoi et al. | Ionospheric effects of the Mt. Kirishima volcanic eruption as seen from subionospheric VLF observations | |
Galushko et al. | Frequency-and-angular HF sounding and ISR diagnostics of TIDs | |
Samanes et al. | Estimating the VLF modal interference distance using the South America VLF Network (SAVNET) | |
Koley et al. | Surface and underground seismic characterization at Terziet in Limburg—the Euregio Meuse–Rhine candidate site for Einstein Telescope | |
Janssens et al. | Correlated 1–1000 Hz magnetic field fluctuations from lightning over Earth-scale distances and their impact on gravitational wave searches | |
Gołkowski et al. | Quantification of ionospheric perturbations from lightning using overlapping paths of VLF signal propagation | |
Woodman et al. | Spread-F-like irregularities observed by the Jicamarca radar during the day-time | |
RU2231090C1 (en) | Method of radio wave prediction of earthquake and facility for its realization | |
Verhulst et al. | Ionospheric wave signature of the American solar eclipse on 21 August 2017 in Europe | |
Fujimaru et al. | Analysis of time-of-arrival observations performed during ELF/VLF wave generation experiments at HAARP | |
Gibbons et al. | Detection and analysis of near-surface explosions on the Kola Peninsula | |
Melbourne et al. | 25‐second determination of 2019 M w 7.1 Ridgecrest earthquake coseismic deformation | |
Chen et al. | The Wuhan ionospheric sounding systems | |
Emelyanov et al. | The peculiarities of mid-latitude ionosphere plasma drift velocity determination | |
Collins et al. | Methods for Estimation of Ionospheric Layer Height Characteristics from Doppler Frequency and Time of Flight Measurements on HF Skywave Signals | |
Singh et al. | Remote sensing of D-region ionosphere using multimode tweeks | |
Friedt et al. | Software-defined radio decoding of DCF77: Time and frequency dissemination with a sound card | |
RU2711632C1 (en) | Method of underground facilities of subway monitoring and system for its implementation | |
RU2778141C1 (en) | Multi-position surveillance system | |
Mabie | Rocket Induced High Altitude Acoustic Waves | |
Yadrennikova et al. | Influence of Solar Flares on VLF Radio Waves Propagation over JJI-Irkutsk Path | |
Alluri et al. | Comparison and Validation of VTEC Derived from GPS, IRI-Plas and NeQuick-2 During 2015 and 2019 in India. | |
Macabiau et al. | Development of an end-to-end GPS simulator as a tool for siting GPS reference stations on airport platforms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051228 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081220 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131228 |