RU2258940C1 - Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency - Google Patents
Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258940C1 RU2258940C1 RU2003138155/09A RU2003138155A RU2258940C1 RU 2258940 C1 RU2258940 C1 RU 2258940C1 RU 2003138155/09 A RU2003138155/09 A RU 2003138155/09A RU 2003138155 A RU2003138155 A RU 2003138155A RU 2258940 C1 RU2258940 C1 RU 2258940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- phase
- adder
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система является модифицированной системой КОСПАС-САРСАТ и предназначена для определения местоположения аварийных радиобуев (АРБ), передающих радиосигналы бедствия на частоте 121,5 МГц и в диапазоне частот 406-406,1 МГц.The proposed system is a modified COSPAS-SARSAT system and is designed to determine the location of emergency beacons (ARB) transmitting distress signals at a frequency of 121.5 MHz and in the frequency range 406-406.1 MHz.
Известны следующие спутниковые системы:The following satellite systems are known:
- спутниковая система ИНМАРСАТ, предоставляющая для использования в Глобальной морской системе связи различные виды услуг, включая оповещение о бедствии и связь с использованием телефонии, буквопечатания, передачи данных факсимиле;- the INMARSAT satellite system, which provides various types of services for use in the Global Maritime Communications System, including distress alerts and telephony, letterpress, and facsimile communications;
- спутниковая система связи ИНТЕЛСАТ-VI, состоящая из десяти независимых ретрансляторов - по одному на каждый луч антенны связи;- INTELSAT-VI satellite communication system, consisting of ten independent repeaters - one for each beam of the communication antenna;
- система ГЛОМАР - перспективная система спутниковой связи с подвижными объектами в диапазоне частот 1,5-1,6 МГц;- GLOMAR system - a promising satellite communications system with moving objects in the frequency range 1.5-1.6 MHz;
- система ЛОКСТАР, предназначенная для местоопределения подвижных объектов и ретрансляции радиосообщений;- LOKSTAR system designed for positioning of moving objects and relaying radio messages;
- система глобального автоматического контроля за транспортными средствами при нормальных и экстремальных условиях (патент РФ №2.158.003, G 01 S 7/00, 2000);- a system of global automatic control of vehicles under normal and extreme conditions (RF patent No. 2.158.003, G 01
- спутниковые системы для определения местоположения судов и самолетов, попавших в аварию (патенты РФ №2.027.195, G 01 S 5/12, 1992; №2.201.601, G 01 S 5/04, 2001; Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности. М.: Транспорт, 1989, с.30, рис.12) и другие.- satellite systems for determining the location of ships and aircraft in an accident (RF patents No. 2.027.195, G 01
Из известных спутниковых систем в количестве базовой выбрана «Спутниковая система для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию» (патент РФ №2.201.601, G 01 S 5/04, 2001), которая является модифицированной системой КОСПАС-САРСАТ. Последняя является совместной международной спутниковой системой поиска и спасения потерпевших бедствий, разработанной и в настоящее время управляемой организациями Канады, Франции, США, России, Австралии и Японии. Система КОСПАС-САРСАТ в период проведения испытаний и практического применения уверенно продемонстрировала возможности использования низкоорбитальных спутников, запущенных на околополярные орбиты, для глобального обнаружения и определения местоположения аварийных радиобуев (АРБ).Of the known satellite systems in the base quantity, the “Satellite system for determining the location of ships and aircraft that have crashed” was selected (RF patent No. 2.201.601, G 01
Однако в известной системе одно и то же значение первой промежуточной частоты wup может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах wс и wз, т.е.However, in the known system, the same value of the first intermediate frequency w up can be obtained by receiving signals at two frequencies w s and w s , i.e.
wup1=wс-wГ1 и wup1=wГ1-wз.w up1 = w with -w G1 and w up1 = w G1 -w s .
Следовательно, если частоту wс принять за основной канал приема, то, наряду с ним, будет иметь место зеркальный канал приема, частота wз которого отличается от частоты wс на 2wup1 и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты wГ1 первого гетеродина.Therefore, if the frequency w s is taken as the main reception channel, then along with it there will be a mirror receiving channel, the frequency w s of which differs from the frequency w s by 2w up1 and is located symmetrically (mirror) with respect to the frequency w Г1 of the first local oscillator.
Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость третьего приемного устройства (фиг.2).Conversion on the mirror channel of the reception occurs with the same conversion coefficient K ol as on the main channel. Therefore, it most significantly affects the selectivity and noise immunity of the third receiving device (figure 2).
Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные и интермодуляционные) каналы приема.In addition to the mirror, there are other additional (combinational and intermodulation) reception channels.
В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении следующего условияIn general terms, any Raman receive channel occurs when the following condition is met
, ,
где wki - частота i-го комбинационного канала приема;where w ki is the frequency of the i-th Raman reception channel;
m, n, i - целые положительные числа.m, n, i are positive integers.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии несущей частоты принимаемого сигнала, с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность третьего приемного устройства по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, два комбинационных канала при m=1 и n=2 соответствуют частотамThe most harmful combinational reception channels are those generated by the interaction of the carrier frequency of the received signal with the harmonics of the local oscillator frequency of the second order (second, third, etc.), since the sensitivity of the third receiver on these channels is close to the sensitivity of the main channel. So, two combinational channels with m = 1 and n = 2 correspond to frequencies
wk1=2wГ1-wup1 и wk2=2wГ1+wup1.w k1 = 2w G1 -w up1 and w k2 = 2w r1 + w up1.
Если частота помехи близка или равна первой промежуточной частоте (wП=wup1), то образуется канал прямого прохождения. Для данной помехи элементы преобразователя частоты выполняют функцию простых передаточных звеньев.If the interference frequency is close to or equal to the first intermediate frequency (w P = w up1 ), then a direct channel is formed. For this interference, the elements of the frequency converter perform the function of simple transmission links.
Интермодуляционные каналы проявляются при одновременном появлении в свободном канале сразу двух сигналов, взаимодействующих друг с другом. Природа интермодуляционных помех такова.Intermodulation channels appear when two signals interacting with each other simultaneously appear in a free channel. The nature of intermodulation interference is as follows.
Если на вход третьего приемного устройства одновременно попадают два сигнала большой амплитуды с частотами w1 и w2 (фиг.3), то образуют на любых нелинейных элементах ряд интермодуляционных частот, определяемых выражением:If two large amplitude signals with frequencies w 1 and w 2 (Fig. 3) simultaneously fall at the input of the third receiver, then they form a series of intermodulation frequencies on any nonlinear elements defined by the expression:
mw1±nw2=wmn.mw 1 ± nw 2 = w mn .
Сумма (разность) коэффициентов m и n называется порядком, т.е. интермодуляционная частота wmn называется частотой порядка m±n. С повышением порядка амплитуды помех быстро спадают.The sum (difference) of the coefficients m and n is called the order, i.e. the intermodulation frequency w mn is called a frequency of the order of m ± n. With an increase in the order of magnitude, the noise amplitudes quickly decrease.
Если частота помехи попала в полосу пропускания ΔwП приемного устройства, она принимается на правах полезного сигнала.If the interference frequency falls into the passband Δw P of the receiving device, it is received as a useful signal.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному, комбинационным, интермодуляционным каналам и каналу прямого прохождения, приводит к снижению помехоустойчивости и точности пеленгации судов и самолетов, потерпевших аварию.The presence of false signals (interference) received through the mirror, Raman, intermodulation channels and the direct channel leads to a decrease in noise immunity and direction finding accuracy of ships and aircraft that have crashed.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и точности пеленгации радиобуев, установленных на судах и самолетах, потерпевших аварию, путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.An object of the invention is to increase the noise immunity and direction finding accuracy of beacons installed on ships and aircraft that have crashed by suppressing false signals (interference) received via additional channels.
Поставленная задача достигается тем, что спутниковая система для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, содержащая на судах и самолетах аварийные радиобуи, на пунктах приема информации последовательно включенные приемное устройство с антенной, первое устройство обработки информации, устройство сопряжения с сетями связи, второй вход которого через второе устройство обработки информации соединен с выходом приемного устройства, устройство контроля и управления и устройство связи поисково-спасательных организаций, на искусственных спутниках Земли последовательно включенные второе приемное устройство с второй антенной, первое запоминающее устройство и передатчик с антенной, второй вход которого соединен с выходом первого приемного устройства с первой антенной, а третий вход - с выходом второго приемного устройства, последовательно включенные третье приемное устройство с третьей, четвертой и пятой антеннами и второе запоминающееустройство, выход которого соединен с четвертым входом передатчика, пятый вход которого соединен с выходом третьего приемного устройства, при этом первая и вторая антенны подключены также и к третьему приемному устройству, для передачи тревожной информации с аварийных радиобуев использованы сложные сигналы с фазовой манипуляцией, третье приемное устройство содержит измерительный и четыре пеленгационных каналов, измерительный канал состоит из первой антенны и последовательно включенных первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока поиска, и первого усилителя первой промежуточной частоты, последовательно включенных удвоителя фазы, второго измерителя ширины спектра, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя ширины спектра, порового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, фильтра нижних частот и первого сумматора, выход которого является выходом третьего приемного устройства, при этом управляющий вход блока, каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, узкополосного фильтра и фазового детектора, выход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора, при этом вторые входы фазовых детекторов первого и третьего пеленгационных каналов соединены с выходами узкополосных фильтров первого и третьего пеленгационных каналов соответственно, приемные антенны измерительного и пеленгационных каналов размещены в виде симметричного геометрического креста, в пересечении которого помещена приемная антенна измерительного канала, измерительный канал снабжен вторым, третьим, четвертым и пятым сумматорами, четырьмя полосовыми фильтрами, тремя фазоинверторами, двумя фазовращателями на 90°, вторым ключом, третьим перемножителем, вторым усилителем первой промежуточной частоты, третьим смесителем и амплитудным детектором, причем к выходу первой приемной антенны последовательно подключены первый полосовой фильтр, первый фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первой приемной антенны, второй полосовой фильтр, второй фазоинвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, третий полосовой фильтр, третий фазоинвертор и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход подключен к первому входу первого смесителя, к второму выходу первого гетеродина, последовательно подключены первый фазовращатель на 90°, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, второй усилитель первой промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четвертый полосовой фильтр, амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, а выход подключен к входам удвоителя фазы, первого измерителя ширины спектра и первого ключа.The problem is achieved in that a satellite system for determining the location of ships and aircraft that have crashed, containing emergency beacons on ships and aircraft, at the information receiving points, a receiver with an antenna, a first information processing device, a device for interfacing with communication networks, a second input which through the second information processing device is connected to the output of the receiving device, the monitoring and control device and the communication device of the search and rescue body For example, on artificial satellites of the Earth, a second receiver with a second antenna, a first storage device and a transmitter with an antenna, the second input of which is connected to the output of the first receiver with the first antenna, and the third input with the output of the second receiver, the third receiver a device with third, fourth and fifth antennas and a second storage device, the output of which is connected to the fourth input of the transmitter, the fifth input of which is connected to the output t of the receiving device, while the first and second antennas are also connected to the third receiving device, complex signals with phase shift keying are used to transmit alarm information from emergency beacons, the third receiving device contains measuring and four direction finding channels, the measuring channel consists of the first antenna and in series included the first mixer, the second input of which is connected through the first local oscillator to the output of the search unit, and the first amplifier of the first intermediate frequency, followed by the phase doubler, the second spectral width meter, a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the first spectral width meter, a pore block, the second input of which is connected to its output through the delay line, the first key, the second mixer, the second input of which is connected to the output the second local oscillator, the amplifier of the second intermediate frequency, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter, a narrow-band filter, the second multiplier, the second input of which is connected to the amplifier of the second intermediate frequency, the low-pass filter and the first adder, the output of which is the output of the third receiving device, while the control input of the unit, each direction finding channel consists of a series antenna, a mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, multiplier, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the second intermediate frequency, a narrow-band filter and a phase detector, the output of which is connected to the corresponding input of the first adder, while the second inputs of the phase detectors of the first and third direction-finding channels are connected to the outputs of the narrow-band filters of the first and third direction-finding channels, respectively, the receiving antennas of the measuring and direction-finding channels are placed in the form of a symmetrical geometric cross, at the intersection of which there is a receiving antenna of the measuring channel, the measuring channel is equipped with a second, third, fourth and fifth adders, four bandpass filters, three phase inverters with two 90 ° phase shifters, a second switch, a third multiplier, a second amplifier of the first intermediate frequency, a third mixer and an amplitude detector, and the first band-pass filter, the first phase inverter, the second adder, the second input of which is connected to the output, are connected in series to the output of the first receiving antenna the first receiving antenna, the second bandpass filter, the second phase inverter, the third adder, the second input of which is connected to the output of the second adder, the third bandpass filter, the third phase inverter and the fourth the adder, the second input of which is connected to the output of the third adder, and the output is connected to the first input of the first mixer, to the second output of the first local oscillator, the first 90 ° phase shifter, the third mixer, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, the second amplifier of the first intermediate frequency, the second phase shifter 90 °, the fifth adder, the second input of which is connected to the output of the first amplifier of the first intermediate frequency, the third multiplier, the second input of which is connected to the output of the four rtogo adder, a fourth bandpass filter and amplitude detector of the second key, the second input of which is connected to the output of the fifth adder, and an output connected to the inputs doubler phase first measuring the spectral width and a first key.
Структурная схема спутниковой системы для определения местоположения судов и самолетов, потерпевших аварию, представлена на фиг.1. Частотные диаграммы, поясняющие принцип образования дополнительных каналов приема, изображены на фиг.2 и 3. Структурная схема третьего, второго приемного устройства изображена на фиг.4. Взаимное расположение бортовых приемных антенн показано на фиг.5. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, изображены на фиг.6.The structural diagram of a satellite system for determining the location of ships and aircraft that have crashed, is presented in figure 1. Frequency diagrams explaining the principle of formation of additional receiving channels are shown in FIGS. 2 and 3. A block diagram of a third, second receiving device is shown in FIG. The relative position of the airborne receiving antennas is shown in Fig.5. Timing diagrams explaining the principle of the system are shown in Fig.6.
Система содержит первый 1 и второй 2 аварийные радиобуи, искусственный спутник Земли (ИСЗ) 3 и пункт 16 приема информации.The system contains the first 1 and second 2 emergency beacons, artificial Earth satellite (AES) 3 and item 16 for receiving information.
Бортовая аппаратура ИСЗ 3 содержит последовательно включенные первую приемную антенну 4, первое приемное устройство 9 и передатчик 14 с антенной 15, последовательно включенные вторую приемную антенну 5, второе приемное устройство 10 и первое запоминающее устройство 12, выход которого соединен с вторым входом передатчика 14, третий вход которого соединен с выходом второго приемного устройства 10, последовательно подключенные к приемным антеннам 4-8 третье приемное устройство 11 и второе запоминающее устройство 13, выход которого соединен с четвертым входом передатчика 14, пятый вход которого соединен с выходом третьего приемного устройства 11.The satellite equipment 3 includes in series the first receiving
Пункт 16 приема информации содержит последовательно включенные приемную антенну 17, приемное устройство 18, первое устройство 19 обработки информации, устройство 21 сопряжения с сетями связи, второй вход которого через второе устройство 20 обработки информации соединен с выходом приемного устройства 18, устройство 22 контроля и управления и устройство 23 связи поисково-спасательных организаций.The information receiving point 16 comprises in series a receiving antenna 17, a receiving device 18, a first information processing device 19, a communication network interface device 21, the second input of which is connected to the output of the receiving device 18 through a second information processing device 20, a monitoring and control device 22, and device 23 communications search and rescue organizations.
Третье приемное устройство 11 состоит из измерительного и четырех пеленгационных каналов.The third receiving device 11 consists of a measuring and four direction finding channels.
Измерительный канал содержит последовательно включенные первую приемную антенну 4, первый полосовой фильтр 65, первый фазоинвертор 66, второй сумматор 67, второй вход которого соединен с выходом антенны 4, второй полосовой фильтр 68, второй фазоинвертор 69, третий сумматор 70, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 67, третий полосовой фильтр 71, третий фазоинвертор 72 и четвертый сумматор 73, второй вход которого соединен с выходом сумматора 70, первый смеситель 24, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 30, и первый усилитель 31 первой промежуточной частоты, последовательно подключенные к второму выходу гетеродина 30 первый фазообразователь 74 на 90°, третий смеситель 75, второй вход которого соединен с выходом сумматора 73, второй усилитель 76 первой промежуточной частоты, второй фазовращатель 77 на 90°, пятый сумматор 78, второй вход которого соединен с выходом усилителя 31 первой промежуточной частоты, третий перемножитель 79, второй вход которого соединен с выходом сумматора 73, четвертый полосовой фильтр 80, амплитудный детектор 81, второй ключ 82, второй вход которого соединен с выходом сумматора 78, удвоитель 37 фазы, второй измеритель 39 ширины спектра, блок 40 сравнения, второй вход которого через первый измеритель 38 ширины спектра соединен с выходом ключа 82, пороговый блок 41, второй вход которого через линию 42 задержки соединен с его выходом, первый ключ 43, второй вход которого соединен с выходом ключа 82, второй смеситель 45, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 44, усилитель 46 второй промежуточной частоты, первый перемножитель 48, второй вход которого соединен с выходом фильтра 51 нижних частот, узкополосный фильтр 50, второй перемножитель 49, второй вход которого соединен с выходом усилителя 46 второй промежуточной частоты, фильтр 51 нижних частот и первый сумматор 64, при этом управляющий вход первого гетеродина 30 через блок 29 поиска соединен с выходом порового блока 41, удвоитель 37 фазы, измерители 38 и 39 ширины спектра, блок 40 сравнения, пороговый блок 41, линия 42 задержки и первый ключ 43 образуют блок 36 обнаружения фазоманипулированного сигнала. Перемножители 48 и 49, узкополосный фильтр 50 и фильтр 51 нижних частот образуют демодулятор 47 фазоманипулированного сигнала.The measuring channel contains in series a
Каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных и приемной антенны 5 (6, 7, 8), смесителя 25 (26, 27, 28), второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 30, усилителя 32 (33, 34, 35) первой промежуточной частоты, перемножителя 52 (53, 54, 55), второй вход которого соединен с выходом усилителя 46 второй промежуточной частоты, узкополосного фильтра 56 (57, 58, 59) и фазового детектора 60 (61, 62, 63), выход которого соединен с соответствующим входом первого сумматора 64, причем вторые входы фазовых детекторов 60 и 62 первого и третьего пеленгационных каналов соединены с выходом второго гетеродина 44, вторые входы фазовых детекторов 61 и 63 третьего и четвертого пеленгационных каналов соединены с выходами узкополосных фильтров 56 и 58 первого и третьего пеленгационных каналов соответственно.Each direction-finding channel consists of a series-connected and a receiving antenna 5 (6, 7, 8), a mixer 25 (26, 27, 28), the second input of which is connected to the first output of the first
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по Зеркальному каналу на частоте wз, обеспечивается "внешним кольцом", состоящим из смесителей 24 и 75, гетеродина 30, фазовращателей 74 и 79 на 90°, усилителей 31 и 76 первой промежуточной частоты и сумматора 78 и реализующим фазокомпенсационный метод.The suppression of false signals (interference) received on the Mirror channel at a frequency w s is provided by an "outer ring" consisting of
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по комбинационным каналам на частотах wк1 и wк2, обеспечивается "внутренним кольцом", состоящим из перемножителя 79, полосового фильтра 80, амплитудного детектора 81, ключа 82 и реализующим методом узкополосной фильтрации.The suppression of false signals (interference) received via Raman channels at frequencies w k1 and w k2 is provided by the "inner ring" consisting of a
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения на частоте wup, обеспечивается фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 65, фазоинвертора 66, сумматора 67 и реализующий фазокомпенсационный метод.The suppression of false signals (interference) received through the direct channel at the frequency w up is provided by a filter plug consisting of a
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по интермодуляционным каналам в полосе частот ΔwП1 и ΔwП2, обеспечивается фильтрами-пробками, состоящими из полосовых фильтров 68 и 71, фазоинверторов 69 и 72, сумматоров 70 и 73 и реализующий фазокомпенсационный метод.The suppression of false signals (interference) received via intermodulation channels in the frequency band Δw П1 and Δw П2 is ensured by filter plugs consisting of
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
В состав модифицированной системы (нормальная конфигурация) входят четыре спутника, два из которых представляются и поддерживаются стороной КОМПАС и два - стороной САРСАТ. В настоящее время имеются три типа АРБ: авиационные, морские и переносные (для использования на суше), которые излучают сигналы бедствия, обнаруживаемые и принимаемые спутниками модифицированной системы КАСПАС-САРСАТ с целью последующей ретрансляции на наземные станции - пункты приема информации (ППИ) для обработки и определения местоположения аварийных радиобуев. Зона обслуживания системы в режиме реального масштаба времени определяется количеством и географическим расположением ППИ. Каждый ППИ обслуживает район с радиусом примерно 2500 км. В систему входят 15 ППИ, дислоцированных в семи странах. В России ППИ расположены в Москве, Архангельске, Новосибирске и Владивостоке.The modified system (normal configuration) includes four satellites, two of which are presented and supported by the COMPASS side and two by the SARSAT side. Currently, there are three types of ARBs: aviation, marine and portable (for use on land) that emit distress signals detected and received by satellites of the modified CASPAS-SARSAT system for the purpose of subsequent relay to ground stations - information receiving points (PPI) for processing and location of emergency beacons. The service area of the system in real time is determined by the number and geographical location of the PPI. Each PPI serves an area with a radius of approximately 2,500 km. The system includes 15 PPI deployed in seven countries. In Russia, PPI are located in Moscow, Arkhangelsk, Novosibirsk and Vladivostok.
Сообщения о бедствии и координаты аварийного объекта передаются через центр управления системой (ЦУС) либо в национальный спасательно-координационный центр, либо в другой ЦУС или соответствующую поисково-спасательную службу с целью развертывания поисково-спасательной операции.Distress messages and the coordinates of the emergency facility are transmitted through the system control center (NCC) either to the national rescue coordination center, or to another NSC or the corresponding search and rescue service in order to deploy a search and rescue operation.
В составе системы используются АРБ 1, работающие на частоте 121,5 МГЦ - международная авиационная аварийная частота - и в диапазоне частот 406-406,1 МГц, где используются АРБ 2, технически более сложные, чем АРБ 1.The system uses ARB 1 operating at a frequency of 121.5 MHz - the international aviation emergency frequency - and in the frequency range 406-406.1 MHz, where ARB 2, which are technically more complex than ARB 1, are used.
Важной особенностью нового положения АРБ является включение в состав его излучения цифрового сообщения, которое несет информацию о принадлежности АРБ (страна), идентификационном номере судна или самолета и виде бедствия. В состав сообщения АРБ, установленных на судах, может быть также включена информация о местоположении судна, введенная вручную или автоматически от судовых радионавигационных приборов.An important feature of the new ARB provision is the inclusion in its radiation of a digital message that carries information on the ARB (country) affiliation, the identification number of the vessel or aircraft and the type of distress. The ARB message installed on ships may also include information on the location of the ship, entered manually or automatically from ship's radio navigation devices.
Для обнаружения сигналов АРБ и определения их местоположения используются два режима работы: режим приема и передачи информации в реальном масштабе времени и режим приема с запоминанием информации на борту ИСЗ и ее последующей передачи на пункт приема информации при нахождении ИСЗ в зоне радиовидимости ППИ. АРБ 1 могут использоваться только в режиме непосредственной передачи, в то время как АРБ 2 могут использоваться в обоих режимах работы.Two modes of operation are used to detect ARB signals and determine their location: the mode of receiving and transmitting information in real time and the mode of reception with storing information on board the satellite and its subsequent transmission to the point of reception of information when the satellite is in the radio-visibility zone of the PPI.
Частота настройки приемного устройства 9 равна 121,5 МГц, частота настройки приемных устройств 10 и 11 находится в диапазоне частот 406-406,1 МГц.The tuning frequency of the receiving device 9 is 121.5 MHz, the tuning frequency of the receiving devices 10 and 11 is in the frequency range 406-406.1 MHz.
Приемные устройства 9 и 10 выполняют следующие функции:The receiving devices 9 and 10 perform the following functions:
- демодуляцию цифровых сообщений, приемных от АРБ 1 и АРБ 2;- demodulation of digital messages received from
- измерение частоты принятого сигнала;- measurement of the frequency of the received signal;
- привязку меток времени к приведенным измерениям.- binding of time stamps to the given measurements.
Приемное устройство 11 выполняет следующие функции:The receiving device 11 performs the following functions:
- подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам;- suppression of false signals (interference) received via additional channels;
- обнаружение и селекцию фазоманипулированных (ФМн) сигналов в заданном диапазоне частот;- detection and selection of phase-shifted (PSK) signals in a given frequency range;
- синхронное детектирование ФМн-сигналов;- synchronous detection of PSK signals;
- точную и однозначную пеленгацию АРБ 2 фазовым методом;- accurate and unambiguous direction finding ARB 2 phase method;
- привязку результатов проведенных измерений к меткам времени.- linking the results of measurements to time stamps.
Для определения координат АРБ 2 в предлагаемой системе используется фазовый метод пеленгации, которому свойственно противоречие между требованиями точности и однозначности определения угловых координат АРБ 2.To determine the coordinates of ARB 2, the proposed system uses the phase direction finding method, which is characterized by a contradiction between the requirements of accuracy and uniqueness of determining the angular coordinates of ARB 2.
С целью устранения этого противоречия в каждой плоскости используются две шкалы отсчета: большая - точная, но неоднозначная и малая - грубая, но однозначная:In order to eliminate this contradiction, two reference scales are used in each plane: large - accurate, but ambiguous and small - rough, but unequivocal:
. .
При этом меньшая измерительная база d образует грубую, но однозначную шкалу пеленгации, а большая измерительная база 2d - тонкую, но неоднозначную шкалу пеленгации.In this case, a smaller measuring base d forms a rough but unambiguous direction finding scale, and a large measuring base 2d forms a thin but ambiguous direction finding scale.
Просмотр данного диапазона частот Дf и поиск ФМн-сигналов АРБ 2 осуществляется с помощью блока 29 поиска, который периодически с периодом ТП по пилообразному закону изменяет частоту первого гетеродина 30. В качестве блока 29 поиска может быть использован генератор пилообразного напряжения.Viewing this frequency range Df and searching for the PSK signals of the ARB 2 is performed using the
Принимаемые ФМн-сигналы:Received QPSK signals:
u1(t)=υc·cos[(wс±Δw)t+φк(t)+φ1],u 1 (t) = υ c · cos [(w с ± Δw) t + φ к (t) + φ 1 ],
u2(t)=υc·cos[(wс±Δw)t+φк(t)+φ2],u 2 (t) = υ c · cos [(w с ± Δw) t + φ к (t) + φ 2 ],
u3(t)=υc·cos[(wс±Δw)t+φк(t)+φ3],u 3 (t) = υ c · cos [(w с ± Δw) t + φ к (t) + φ 3 ],
u4(t)=υc·cos[(wс±Δw)t+φк(t)+φ4],u 4 (t) = υ c · cos [(w с ± Δw) t + φ к (t) + φ 4 ],
u5(t)=υc·cos[(wс±Δw)t+φк(t)+φ5], 0≤t≤Tc,u 5 (t) = υ c · cos [(w with ± Δw) t + φ к (t) + φ 5 ], 0≤t≤T c ,
где υc, wс, Тс, φ1-φ5 - амплитуда, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;where υ c , w s , T s , φ 1 -φ 5 is the amplitude, carrier frequency, duration and initial phases of the signals;
±Δw - нестабильность несущей частоты, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;± Δw is the instability of the carrier frequency due to the Doppler effect and other destabilizing factors;
φк(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φк(t)=const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,..., N-1);φ к (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t), and φ к (t) = const for kτ e <t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the boundaries between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс(Тс=N·τэ), с выходов приемных антенн 4-8 непосредственно и через сумматоры 67, 70 и 73, у которых работает только одно плечо, поступают на первые входы смесителей 25-28, 24 и 75, на вторые входы которых подаются напряжения первого гетеродина 30 линейно изменяющейся частоты:τ e , N is the duration and number of chips that make up a signal of duration T s (T s = N · τ e ), from the outputs of the receiving antennas 4-8 directly and through
uГ1(t)=υГ1·cos(wГ1+πγt2+φГ1), G1 u (t) = υ G1 · cos (w 2 + πγt G1 + φ r1)
uГ1'(t)=υГ1·cos(wГ1+πγt2+φГ1+90°), 0≤t≤ТП, G1 u '(t) = υ G1 · cos (w 2 + πγt G1 + φ r1 + 90 °), 0≤t≤T P,
где υГ1, wГ1, φГ1 - амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина 30; where υ Г1 , w Г1 , φ Г1 - amplitude, initial frequency and initial phase of the
скорость изменения частоты гетеродина (скорость перестройки):local oscillator frequency change rate (tuning rate):
; ;
ТП - период перестройки.T P - the period of perestroika.
На выходах смесителей 24, 75, 25-28 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 31, 76, 32-35 выделяются напряжения первой промежуточной (разностной) частоты:At the outputs of the
uup1(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup1],u up1 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up1 ],
uup2(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup1-90°],u up2 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up1 -90 °],
uup3(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup2],u up3 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up2 ],
uup4(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup3],u up4 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up3 ],
uup5(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup4],u up5 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up4 ],
uup6(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup5], 0≤t≤Tc,u up6 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up5 ], 0≤t≤T c ,
где υпр=К1·υс·υГ1;where υ pr = K 1 · υ s · υ G1 ;
wup1=wc-wГ1 - первая промежуточная частота;w up1 = w c -w G1 is the first intermediate frequency;
φup1=φ1-φГ1; φup2=φ2-φГ1;φ up1 = φ 1 -φ G1 ; φ up2 = φ 2 -φ G1 ;
φup3=φ3-φГ1; φup4=φ4-φГ1;φ up3 = φ 3 -φ G1 ; φ up4 = φ 4 -φ G1 ;
φup5=φ5-φГ1;φ up5 = φ 5 -φ G1 ;
которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛУМ) на промежуточной частоте.which are complex signals with combined phase shift keying and linear frequency modulation (FMN-LUM) at an intermediate frequency.
Напряжения uup3(t)-uup6(t) поступают на первые входы перемножителей 52-55.Voltages u up3 (t) -u up6 (t) are supplied to the first inputs of the multipliers 52-55.
Напряжение uup2(t) с выходом усилителя 76 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 77 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage u up2 (t) with the output of the
uup7(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup1+90°-90°]=u up7 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up1 + 90 ° -90 °] =
υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup1].υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up1 ].
Напряжения uup2(t) и uup7(t) поступают на два входа сумматора 78, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages u up2 (t) and u up7 (t) are supplied to two inputs of
uΣ1(t)=υΣ1·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)-πγt2+φup1], 0≤t≤Tc,u Σ1 (t) = υ Σ1 · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) -πγt 2 + φ up1 ], 0≤t≤T c ,
где υΣ1=2υпр,where υ Σ1 = 2υ pr ,
которое поступает на первый вход перемножителя 79, на второй вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал u1(t) с выхода сумматора 73. На выходе перемножителя 79 образуется гармоническое напряжениеwhich is fed to the first input of the
u6(t)=υ6·cos(wГ1t+πγt2+φГ1], 0≤t≤Tc, 6 u (t) = υ 6 · cos (w t + πγt r1 2 + φ r1], 0≤t≤T c,
где ;Where ;
K2 - коэффициент передачи перемножителя.K 2 - transfer coefficient of the multiplier.
Частота настройки wН1 полосового фильтра 65 выбирается равной The tuning frequency w H1 of the bandpass filter 65 is chosen equal to
. .
Частота настройки wН2 полосового фильтра 68 выбирается равной The tuning frequency w H2 of the bandpass filter 68 is chosen equal to
. .
Частота настройки wН3 полосового фильтра 71 выбирается равной The tuning frequency w H3 of the band-
. .
Частота настройки wН4 полосового фильтра 80 выбирается равной The tuning frequency w H4 of the bandpass filter 80 is chosen equal to
wH4=wГ1.w H4 = w G1 .
Гармоническое напряжение u6(t) выделяется полосовым фильтром 80, детектируется амплитудным детектором 81 и поступает на управляющий вход ключа 82, открывая его. В исходном состоянии ключи 43 и 82 всегда закрыты. Напряжение uΣ1(t) с выхода сумматора 78 через открытый ключ 82 поступает на вход обнаружителя 36, состоящего из удвоителя 37 фазы, первого 38 и второго 39 измерителей ширины спектра, блока 40 сравнения, порогового блока 41, линии 42 задержки и ключа 43.The harmonic voltage u 6 (t) is extracted by a band-
На выходе удвоителя 37 фазы, в качестве которого может быть использован перемножитель, на два входа которого поступает один и тот же сигнал, образуется напряжениеAt the output of the
u7(t)=υ7·cos[2(wup1±Δw)t-2πγt2+φup1], 0≤t≤Tc,u 7 (t) = υ 7 · cos [2 (w up1 ± Δw) t-2πγt 2 + φ up1 ], 0≤t≤T c ,
где Where
Так как 2φK(t)={0,2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.Since 2φ K (t) = {0.2π}, phase manipulation is already absent in the indicated voltage.
Ширина спектра Δƒ2 второй гармоники сигнала определяется длительностью сигнала Tc(Δƒ2=1/Tc), тогда как ширина спектра ФМн-сигнала определяется длительностью τэ его элементарных посылок (Δƒс=1/τэ), т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала:The width of the spectrum Δƒ 2 of the second harmonic of the signal is determined by the signal duration T c (Δƒ 2 = 1 / T c ), while the width of the spectrum of the QPSK signal is determined by the duration τ e of its elementary premises (Δƒ c = 1 / τ e ), i.e. the spectrum width of the second harmonic of the signal is N times smaller than the spectrum width of the input signal:
Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемного устройства 11 меньше мощности шумов и помех.Therefore, when the phase of the QPSK signal is doubled, its spectrum collapses N times. This circumstance makes it possible to detect the QPSK signal even when its power at the input of the receiving device 11 is less than the power of noise and interference.
Ширина спектра Δƒс входного сигнала измеряется с помощью измерителя 38, а ширина спектра Δƒ2 второй его гармоники измеряется с помощью измерителя 39. Напряжения υ1 и υ2, пропорциональные Δƒс и Δƒ2, с выходов измерителей 38 и 39 ширины спектра сигналов поступают на два входа блока 40 сравнения. Так как υ1≫υ2, то на выходе блока 40 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень υпор в пороговом блоке 41. Последний выбирается таким, чтобы его превышали случайные помехи. Пороговый уровень υпор превышается только при обнаружении ФМн-сигнала. При превышении порогового напряжения υпор в пороговом блоке 41 формируется постоянное напряжение, которое поступает на вход линии 42 задержки, на управляющий вход ключа 43, открывая его, и на управляющий вход блока 29 поиска, переводя его в режим остановки.The width of the spectrum Δƒ from the input signal is measured using a
С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Дƒ и поиск ФМн-сигналов прекращается на время обработки обнаруженного ФМн-сигнала, которое определяется временем задержки τз линии 42 задержки.From this point in time, viewing the specified frequency range Дƒ and searching for PSK signals stops for the processing time of the detected PSK signal, which is determined by the delay time τ s of the
При прекращении перестройки гетеродина 30 усилителями 34, 76, 32-35 выделяются следующие напряжения:Upon termination of the tuning of the
uup8(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup1],u up8 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up1 ],
uup9(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup1-90°],u up9 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up1 -90 °],
uup10(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup2],u up10 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up2 ],
uup11(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup3],u up11 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up3 ],
uup12(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup4],u up12 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up4 ],
uup13(t)=υпр·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup5], 0≤t≤Tc.u up13 (t) = υ pr · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up5 ], 0≤t≤T c .
На выходе сумматора 78 в этом случае образуется суммарное напряжениеThe output of the
uΣ2(t)=υΣ1·cos[(wup1±Δw)t+φк(t)+φup1], 0≤t≤Tc,u Σ2 (t) = υ Σ1 · cos [(w up1 ± Δw) t + φ к (t) + φ up1 ], 0≤t≤T c ,
которое через открытый ключ 43 поступает на вход смесителя 45, на второй вход которого поступает напряжение второго гетеродина 44which through the
uГ2(t)=uГ2·cos(wГ2t+φГ2)u Г2 (t) = u Г2 · cos (w Г2 t + φ Г2 )
с стабильной частотой wГ2.with a stable frequency w G2 .
На входе смесителя 45 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 46 выделяется напряжение второй промежуточной частоты (фиг.6, б)At the input of the
uup14(t)=υпр1·cos[(wup2±Δw)t+φк(t)+φup6], 0≤t≤Tc,u up14 (t) = υ pr1 · cos [(w up2 ± Δw) t + φ к (t) + φ up6 ], 0≤t≤T c ,
где Where
wup2=wup1-wГ2 - вторая промежуточная частота;w up2 = w up1 -w G2 - second intermediate frequency;
φup6=φup1-φГ2.φ up6 = φ up1 -φ G2 .
Это напряжение поступает на вход демодулятора 47 ФМн-сигнала, состоящего из первого 48 и второго 49 перемножителей, узкополосного фильтра 50 и фильтра 51 нижних частот.This voltage is supplied to the input of the demodulator 47 QPSK signal, consisting of the first 48 and second 49 multipliers, a narrow-
На второй вход перемножителя 49 подается с выхода узкополосного фильтра 50 опорное напряжение (фиг.6, в)The second input of the
u0(t)=υ0·cos[(wup2±Δw)t+φup6].u 0 (t) = υ 0 · cos [(w up2 ± Δw) t + φ up6 ].
В результате перемножения образуется результирующее напряжениеAs a result of multiplication, the resulting voltage is formed
uΣ(t)=υΣ·cosφк(t)+υΣ·cos[2(wup2±Δw)t+φк(t)+2φup6],u Σ (t) = υ Σ · cosφ to (t) + υ Σ · cos [2 (w up2 ± Δw) t + φ to (t) + 2φ up6 ],
где Where
Аналог модулирующего кода (фиг.6, г)Analog modulating code (Fig.6, g)
uH(t)=υΣ·cosφК(t)u H (t) = υ Σ · cosφ K (t)
выделяется фильтром 51 нижних частот и поступает на первый вход сумматора 64 и на второй вход перемножителя 48. На выходе последнего образуется гармоническое напряжениеis allocated by the low-
u0(t)=υ0·cos[(wup2±Δw)t+φup6], 0≤t≤Tc,u 0 (t) = υ 0 · cos [(w up2 ± Δw) t + φ up6 ], 0≤t≤T c ,
где Where
Описанная выше работа фазового демодулятора 47 соответствует стационарному (устойчивому) режиму работы. Ему предшествует переходной режим работы в момент включения устройства, когда в полосе пропускания узкополосного фильтра 50 появляется гармоническое напряжение u6(t). Это обусловлено переходными процессами, сопровождающимися появлением большого количества спектральных составляющих, среди которых будет присутствовать и гармоническое колебание с частотой (wup2±Δw).The operation of the phase demodulator 47 described above corresponds to a stationary (stable) mode of operation. It is preceded by a transient mode of operation at the moment the device is turned on, when a harmonic voltage u 6 (t) appears in the passband of the narrow-
Фазовый демодулятор 47 свободен от явления «обратной работы».The phase demodulator 47 is free from the phenomenon of "reverse work".
Напряжение uup14(t) с выхода усилителя 46 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 52-55 пеленгационных каналов. На выходах перемножителей 52-55 образуются следующие гармонические напряжения:The voltage u up14 (t) from the output of the
u8(t)=υ8·cos(wГ2t+φГ2+Δφ1),u 8 (t) = υ 8 · cos (w Г2 t + φ Г2 + Δφ 1 ),
u9(t)=υ8·cos(wГ2t+φГ2-Δφ2),u 9 (t) = υ 8 · cos (w Г2 t + φ Г2 -Δφ 2 ),
u10(t)=υ8·cos(wГ2t+φГ2+Δφ3),u 10 (t) = υ 8 cos (w Г2 t + φ Г2 + Δφ 3 ),
u11(t)=υ8·cos(wГ2t+φГ2-Δφ4), 0≤t≤Tc,u 11 (t) = υ 8 · cos (w Г2 t + φ Г2 -Δφ 4 ), 0≤t≤T c ,
где Where
α, β - угловые координаты АРБ 2 (азимут и угол места),α, β are the angular coordinates of ARB 2 (azimuth and elevation),
которые выделяются узкополосными фильтрами 56-59 и поступают на первые входы фазовых детекторов 60-63 соответственно. На вторые входы фазовых детекторов 60 и 62 подается напряжение uГ2(t) второго гетеродина 44, на вторые входы фазовых детекторов 61 и 63 подаются гармонические напряжения u8(t) и u10(t) с выходов узкополосных фильтров 60 и 62 соответственно.which are allocated by narrow-band filters 56-59 and fed to the first inputs of phase detectors 60-63, respectively. The second inputs of the
Знаки «+» и «-» перед фазовыми сдвигами соответствуют диаметрально противоположным положениям приемных антенн 5 и 6, 7 и 8 относительно приемной антенны 4.The signs "+" and "-" before the phase shifts correspond to diametrically opposite positions of the receiving
На выходах фазовых детекторах 60-63 образуются постоянные напряжения:At the outputs of the phase detectors 60-63, constant voltages are formed:
uH1(α)=υH1·cosΔφ1,u H1 (α) = υ H1 cosΔφ 1 ,
uH2(α)=υH2·cosΔφ5,u H2 (α) = υ H2 cosΔφ 5 ,
uH3(β)=υH1·cosΔφ3,u H3 (β) = υ H1 cosΔφ 3 ,
uH4(β)=υH2·cosΔφ6,u H4 (β) = υ H2 cosΔφ 6 ,
где Where
K3 - коэффициент передачи фазовых детекторов;K 3 - transfer coefficient of phase detectors;
которые подаются на соответствующие входы сумматора 64. Выход сумматора 64 является выходом третьего приемного устройства 11.which are supplied to the respective inputs of the
Зная высоту полета h ИСЗ и измерив с высокой точностью и однозначностью азимут α и угол места β, можно определить местоположение аварийного радиобуя, а следовательно, и судна или самолета, потерпевшего аварию. В аналоге модулирующего кода uH(t) (фиг.6, г), выделяемого из принимаемого ФМн-сигнала, содержится вся необходимая информация о потерпевшем объекте (тип объекта, класс объекта, страна, авиакомпания, фирма, владелец и т.п.).Knowing the satellite altitude h and measuring the azimuth α and elevation angle β with high accuracy and unambiguity, it is possible to determine the location of the emergency beacon and, consequently, the ship or plane that crashed. The analogue of the modulating code u H (t) (Fig.6d), extracted from the received FMN signal, contains all the necessary information about the injured object (object type, object class, country, airline, company, owner, etc. )
Приемные антенны 4-8 размещаются таким образом, что измерительные базы образуют симметрический геометрический крест, в пересечении которого помещается приемная антенна 4 измерительного канала, общая для антенн 5-8 пеленгационных каналов, размещенных в азимутальной и угломестной плоскостях (фиг.5). При этом в каждой плоскости меньшие базы d образуют грубые, но однозначные шкалы пеленгации, а большие базы 2d - точные, но неоднозначные шкалы пеленгации, между которыми выполняется следующее неравенство:Receiving antennas 4-8 are arranged so that the measuring bases form a symmetrical geometric cross, at the intersection of which is placed the receiving
. .
Так, предполагается использовать фазовый метод пеленгации аварийных радиобуев с помощью пяти приемных антенн, расположенных в виде симметричного геометрического креста. При этом приемные антенны 4-8 располагаются на специальных панелях, аналогичным солнечным панелям, которые после вывода космического аппарата на орбиту раскрываются и располагаются по направлению к поверхности Земли (фиг.5).So, it is supposed to use the phase method of direction finding of emergency beacons using five receiving antennas arranged in the form of a symmetrical geometric cross. In this case, the receiving antennas 4-8 are located on special panels similar to solar panels, which, after the spacecraft is put into orbit, open and are located towards the Earth's surface (Fig. 5).
Время задержки τз линии 42 задержки выбирается таким, чтобы можно было произвести обработку обнаруженного ФМн-сигнала. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 42 задержки поступает на вход сброса порогового блока 41 и сбрасывает его в начальное (нулевое) состояние. При этом блок 29 поиска переводится в режим перестройки, а ключ 43 закрывается, т.е. переводится в исходное состояние.The delay time τ s of the
В случае обнаружения следующего ФМн-сигнала на другой несущей частоте, излучаемого аварийным радиобуем другого объекта, потерпевшего аварию, система работает аналогичным образом.If the next QPSK signal is detected at a different carrier frequency emitted by the emergency beacon of another object that has crashed, the system works in a similar way.
Вся полученная на борту ИСЗ 3 информация от аварийных радиобуев включается в состав формата цифрового сообщения, передаваемого на ППИ 16. Сформированное цифровое сообщение передается со скоростью 2400 бит/с в реальном масштабе времени после предварительной обработки и одновременно записывается в запоминающие устройства 12 и 13. Передача информации из запоминающих устройств 12 и 13 производится в том же формате и с той же скоростью, что и в реальном масштабе времени, в результате чего ППИ 16 принимает хранящиеся в бортовых запоминающихся устройствах 12 и 13 сообщения АРБ 2, накопленные за время полного витка спутника вокруг Земли.All information received on board the satellite 3 from emergency beacons is included in the format of the digital message transmitted to PPI 16. The generated digital message is transmitted at a speed of 2400 bps in real time after preprocessing and is simultaneously recorded in storage devices 12 and 13. Transmission information from storage devices 12 and 13 is produced in the same format and at the same speed as in real time, as a result of which PPI 16 receives stored on-board storage devices Islands 12 and 13 posts ARB 2, accumulated during a full revolution around the Earth's satellite.
Если в момент передачи информации из запоминающихся устройств 12 и 13 на вход приемных устройств 10 или 11 спутника поступает сигнал от АРБ 2, то передача прерывается для обработки сигнала, информация о котором после обработки включается в формат сообщения для передачи на ППИ 16.If at the time of the transmission of information from the memorable devices 12 and 13 to the input of the receiving devices 10 or 11 of the satellite receives a signal from the ARB 2, the transmission is interrupted to process the signal, information about which after processing is included in the message format for transmission to PPI 16.
В сообщение включается соответствующее число в двоичном виде, показывающее вид передачи: реальный масштаб времени или из запоминающих устройств, кроме того, идентифицируется время передачи последнего сообщения из запоминающих устройств.The corresponding binary number is included in the message, indicating the type of transmission: the real time scale or from the storage devices, in addition, the transmission time of the last message from the storage devices is identified.
На вход бортового передатчика 14 подается информация от приемных устройств 9, 10, 11 и запоминающих устройств 12, 13. Мощность излучения передатчика 14 может регулироваться с наземного комплекса управления системой. В передатчике 14 также используется фазовая манипуляция колебания несущей частоты композиционным кодом в каскадах ее формирования (до умножения). Затем колебание переводится на частоту 1544,5 МГц, усиливается до необходимого уровня и излучается антенной 15 в направлении ППИ 16.Information from the receiving devices 9, 10, 11 and memory devices 12, 13 is fed to the input of the on-board transmitter 14. The radiation power of the transmitter 14 can be adjusted from the ground-based system control complex. The transmitter 14 also uses phase shift keying of the oscillation of the carrier frequency by a composite code in the stages of its formation (before multiplication). Then the oscillation is transferred to a frequency of 1544.5 MHz, amplified to the required level and radiated by the antenna 15 in the direction of PPI 16.
На ППИ 16 принятый сигнал с выхода приемного устройства 18 поступает на устройства обработки информации 19 и 20. Причем устройство 19 обеспечивает обработку информации, поступающей от АРБ 1, а устройство 20 обеспечивает обработку информации, поступающей от АРБ 2. Обработанная информация сопрягается с сетями связи, по которым необходимая информация доводится до поисково-спасательных организаций.At PPI 16, the received signal from the output of the receiving device 18 is fed to information processing devices 19 and 20. Moreover, the device 19 provides the processing of information from the
Система использует в качестве тревожных сигналов сложные сигналы с фазовой манипуляцией.The system uses complex signals with phase shift keying as alarm signals.
С точки зрения обнаружения сложные сигналы с фазовой манипуляцией обладают энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex signals with phase shift keying have energetic and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемных устройств.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of receiving devices.
Кроме того, сложные ФМн-сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Принципиально можно отказаться от традиционного метода разделения рабочих частот используемого диапазона между работающими аварийными радиобуями и селекцией их на борту ИСЗ с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждым АРБ во всем диапазоне частот сигналами с фазовой манипуляцией с выделением приемными устройствами 10 и 11 сигнала необходимого АРБ посредством его структурной селекции.In addition, complex QPSK signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals. Fundamentally, you can abandon the traditional method of dividing the operating frequencies of the used range between operating emergency beacons and selecting them on board an artificial satellite using frequency filters. It can be replaced by a new method based on the simultaneous operation of each ARB in the entire frequency range by phase-shift signals with the allocation by the receiving devices 10 and 11 of the signal of the required ARB through its structural selection.
Система инвариантна к виду модуляции и нестабильности несущей частоты принимаемых сигналов, так как пеленгация аварийных радиобуев осуществляется на стабильной частоте wГ2 второго гетеродина 44. Поэтому указанные факторы и оказывают влияния на фазовые измерения.The system is invariant to the type of modulation and instability of the carrier frequency of the received signals, since the direction finding of emergency beacons is carried out at a stable frequency w Г2 of the second
Кроме того, за счет использования панелей, на которых размещаются приемные антенны 4-8, значительно упрощается техническая реализация фазового метода пеленгации на борту летательного аппарата.In addition, through the use of panels on which receiving antennas 4-8 are located, the technical implementation of the phase method of direction finding on board an aircraft is greatly simplified.
Описанная выше работа третьего бортового приемного устройства 11 системы соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте wс (фиг.2).The above-described operation of the third on-board receiving device 11 of the system corresponds to the case of receiving useful QPSK signals on the main channel at a frequency w s (FIG. 2).
Если сложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте wз If a complex signal (interference) is received on the mirror channel at a frequency w s
u3(t)=υз·cos(wзt+φз), 0≤t≤Tз,u 3 (t) = υ z · cos (w z t + φ z ), 0≤t≤T z ,
то усилителями 31 и 76 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:the
uup15(t)=υпр15·cos(wup1t+φup15),u up15 (t) = υ pr15 · cos (w up1 t + φ up15 ),
uup16(t)=υпр15·cos(wup1t+φup15+90°), 0≤t≤Тз,u up16 (t) = υ pr15 · cos (w up1 t + φ up15 + 90 °), 0≤t≤T s ,
где Where
wup1=wГ1-wз - первая промежуточная частота;w up1 = w G1 -w s - the first intermediate frequency;
φup15=φГ1-φз.φ up15 = φ s -φ G1.
Напряжение uup16(t) с выхода усилителя 76 поступает на вход фазовращателя 77 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage u up16 (t) from the output of the
uup17(t)=υпр15·cos(wup1t+φup15+90°+90°)=-υпр15·cos(wup1t+φup15), 0≤t≤Тз,u up17 (t) = υ pr15 · cos (w up1 t + φ up15 + 90 ° + 90 °) = - υ pr15 · cos (w up1 t + φ up15 ), 0≤t≤T s ,
Напряжения uup15(t) и uup17(t), поступающие на два входа сумматора 78, на его выходе компенсируются.The voltages u up15 (t) and u up17 (t) supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте wз, подавляется.Therefore, a false signal (interference) received on the mirror channel at a frequency w s is suppressed.
По аналогичной причине подавляется фазокомпенсационным методом и сложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте wК1.For a similar reason, the phase-compensation method also suppresses a complex signal (interference) received via the first combination channel at a frequency w K1 .
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте wК2 If a false signal (interference) is received on the second combinational channel at a frequency w K2
uК2(t)=υк2·cos(wК2t+φК2), 0≤t≤ТК2,u К2 (t) = υ к2 · cos (w К2 t + φ К2 ), 0≤t≤Т К2 ,
то усилителями 31 и 76 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:the
uup18(t)=υпр18·cos(wup1t+φup18),u up18 (t) = υ pr18 cos (w up1 t + φ up18 ),
uup19(t)=υпр18·cos(wup1t+φup18-90°), 0≤t≤ТК2,u up19 (t) = υ pr18 · cos (w up1 t + φ up18 -90 °), 0≤t≤T K2 ,
где Where
wup1=wК2-2wГ1 - первая промежуточная частота;w up1 = w K2 -2w G1 - the first intermediate frequency;
φup18=φК2-φГ1.φ up18 = φ K2 -φ G1 .
Напряжение uup19(t) с выхода усилителя 76 первой промежуточной частоты поступает на вход фазообразователя 77 на 90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage u up19 (t) from the output of the
uup20(t)=υпр18·cos(wup1t+φup18), 0≤t≤ТК2,u up20 (t) = υ pr18 · cos (w up1 t + φ up18 ), 0≤t≤T K2 ,
Напряжения uup18(t) и uup20(t) поступают на два входа сумматора 78, на выходе которого образуется суммарное напряжениеVoltages u up18 (t) and u up20 (t) are supplied to two inputs of
uΣз(t)=υΣз·cos(wup1t+φup18), 0≤t≤TК2,u Σз (t) = υ Σз · cos (w up1 t + φ up18 ), 0≤t≤T K2 ,
где υΣз=2υпр18.where υ Σз = 2υ пр18 .
Напряжение uΣз(t) с выхода сумматора 78 поступает на первый вход перемножителя 79, на второй вход которого с выхода сумматора 73 поступает принимаемый ложный сигнал (помеха) uК2(t). На выходе последнего образуется гармоническое напряжениеThe voltage u Σз (t) from the output of the
u12(t)=υ12·cos(2wГ1t+φГ1), 0≤t≤ТК2, 12 u (t) = υ 12 · cos (2w T1 t + φ r1) 0≤t≤T K2
где Where
которое не попадает в полосу пропускания полосового фильтра 80.which does not fall into the passband of the
Ключ 82 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте wК2, подавляется.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по каналу прямого прохождения на частоте wup1 If a false signal (interference) is received on the direct channel at a frequency w up1
uup(t)=υпр·cos(wup1t+φup), 0≤t≤Тup,u up (t) = υ pr · cos (w up1 t + φ up ), 0≤t≤T up ,
то он выделяется полосовым фильтром 65 и поступает на вход фазоинвертора 66, где образуется следующее напряжениеthen it is allocated by a band-
uup'(t)=-υпр·cos(wup1t+φup), 0≤t≤Тup.u up '(t) = - υ pr · cos (w up1 t + φ up ), 0≤t≤T up .
Напряжения uup(t) и uup'(t), поступающие на два входа сумматора 67, на его выходе компенсируются.The voltages u up (t) and u up '(t) supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на частоте wup, подавляется.Therefore, a false signal (interference) received on the direct channel at a frequency w up is suppressed.
Подавление ложных интермодуляционных сигналов (помех), принимаемых в полосе частот ΔwП1, обеспечивается фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 68, фазоинвертора 69 и сумматора 70 и реализующим фазокомпенсационный метод. Подавление ложных интермодуляционных сигналов (помех), принимаемых в полосе частот ΔwП2, обеспечивается фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 71, фазоинвертора 72 и сумматора 73 и реализующим фазокомпенсационный метод.The suppression of false intermodulation signals (interference) received in the frequency band Δw P1 is provided by a filter plug consisting of a
Выше описаны случаи, когда на вход третьего приемного устройства поступают ложные сигналы (помех) в виде гармонических колебаний. Это сделано для упрощения записи.The above cases are described when the input of the third receiving device receives false signals (interference) in the form of harmonic oscillations. This is done to simplify recording.
Если на вход третьего приемного устройства поступают ложные сигналы (помехи), например с фазовой манипуляцией, то устройство работает аналогичным образом.If the input of the third receiving device receives false signals (interference), for example with phase shift keying, then the device works in a similar way.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и точности пеленгации радиобуев, установленных на судах и самолетах, потерпевших аварию. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам, а также по каналу прямого прохождения. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному, первому комбинационному и интермодуляционным каналам, а также по каналу прямого прохождения используется фазокомпенсационный метод. А для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по второму комбинационному каналу, используется метод узкополосной фильтрации.Thus, the proposed system in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides increased noise immunity and direction finding accuracy of beacons installed on ships and aircraft that have crashed. This is achieved by suppressing false signals (interference) received through the mirror, Raman and intermodulation channels, as well as through the direct channel. Moreover, to suppress false signals (interference) received through the mirror, the first Raman and intermodulation channels, as well as through the direct channel, the phase-compensation method is used. And to suppress false signals (interference) received on the second combinational channel, the method of narrow-band filtering is used.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003138155/09A RU2258940C1 (en) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003138155/09A RU2258940C1 (en) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003138155A RU2003138155A (en) | 2005-06-10 |
RU2258940C1 true RU2258940C1 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35834073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003138155/09A RU2258940C1 (en) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2258940C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4154C1 (en) * | 2010-03-16 | 2012-10-31 | Еуджен МОРАРУ | Unhooked parachute localization system |
RU2629000C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-08-24 | Общественная организация Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident |
RU2723443C1 (en) * | 2019-04-20 | 2020-06-11 | Роман Евгеньевич Стахно | Satellite system for determining location of ships and aircrafts that have suffered accident |
-
2003
- 2003-12-31 RU RU2003138155/09A patent/RU2258940C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4154C1 (en) * | 2010-03-16 | 2012-10-31 | Еуджен МОРАРУ | Unhooked parachute localization system |
RU2629000C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-08-24 | Общественная организация Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident |
RU2723443C1 (en) * | 2019-04-20 | 2020-06-11 | Роман Евгеньевич Стахно | Satellite system for determining location of ships and aircrafts that have suffered accident |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003138155A (en) | 2005-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4912475A (en) | Techniques for determining orbital data | |
Son et al. | Novel multichain-based Loran positioning algorithm for resilient navigation | |
AU629728B2 (en) | Method and system for determining data using signals from gps satellites | |
US5347546A (en) | Method and apparatus for prefiltering a global positioning system receiver | |
Enge et al. | Orbital diversity for satellite navigation | |
US4240079A (en) | System for locating mobile objects in distress | |
AU602198B2 (en) | Techniques for determining orbital data | |
RU2258940C1 (en) | Satellite system for detection of watercrafts and aircrafts in state of emergency | |
RU2201601C2 (en) | Satellite system establishing positions of damaged ships and aircraft | |
RU2600333C2 (en) | Helicopter radio-electronic complex | |
RU2629000C1 (en) | Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident | |
Navrátil et al. | Exploiting terrestrial positioning signals to enable a low-cost passive radar | |
RU2723443C1 (en) | Satellite system for determining location of ships and aircrafts that have suffered accident | |
RU2419991C1 (en) | Helicopter radio-electronic complex | |
Lineswala et al. | Different categorization for jammer: The enemy of satellite navigation | |
RU2521456C1 (en) | System for detecting and locating human suffering distress in water | |
Lawal et al. | Design of a low-cost augmentation navigation system: the United Kingdom's immediate answer to the Galileo Brexit conundrum | |
RU2226479C2 (en) | System for detection and determination of position of man in distress | |
RU2027195C1 (en) | Satellite system for determining location of ships and airplanes being wrecked | |
Ilčev | New aspects of progress in the modernization of the maritime radio direction finders (RDF) | |
Elango et al. | WHITE PAPER: Protecting GNSS against intentional interference | |
RU2299832C1 (en) | Man-overboard detection system | |
RU2275689C1 (en) | Ecological system for gathering information about status of region | |
RU2624634C1 (en) | Method of determining speed of distribution and direction of ionospheric perturbation | |
RU2474882C1 (en) | Ecological system of collecting information on state of region |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060101 |