RU2295142C1 - Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean - Google Patents

Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean Download PDF

Info

Publication number
RU2295142C1
RU2295142C1 RU2005126400/28A RU2005126400A RU2295142C1 RU 2295142 C1 RU2295142 C1 RU 2295142C1 RU 2005126400/28 A RU2005126400/28 A RU 2005126400/28A RU 2005126400 A RU2005126400 A RU 2005126400A RU 2295142 C1 RU2295142 C1 RU 2295142C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
atmosphere
ocean
earth
capsules
parameters
Prior art date
Application number
RU2005126400/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В чеслав Адамович Заренков (RU)
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий В чеславович Заренков (RU)
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Александр Павлович Доронин (RU)
Александр Павлович Доронин
Original Assignee
Вячеслав Адамович Заренков
Дмитрий Вячеславович Заренков
Виктор Иванович Дикарев
Александр Павлович Доронин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Адамович Заренков, Дмитрий Вячеславович Заренков, Виктор Иванович Дикарев, Александр Павлович Доронин filed Critical Вячеслав Адамович Заренков
Priority to RU2005126400/28A priority Critical patent/RU2295142C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2295142C1 publication Critical patent/RU2295142C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: meteorology and monitoring of environment, possible use during research and control over parameters of atmosphere, earth surface and ocean in any point of earth globe.
SUBSTANCE: diagnostic module is transported to research area. Several sets of lowered capsules equipped with radio probes are separated from it. Capsules are delivered to researched area. Parameters of atmosphere, earth surface and ocean are measured by means of radio probes. Produced information is processed and transferred to receiving stations.
EFFECT: increased trustworthiness of research.
5 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к метеорологии и мониторингу окружающей среды и может быть использован для исследования и контроля параметров атмосферы, земной поверхности и океана в любой точке земного шара.The proposed method relates to meteorology and environmental monitoring and can be used to study and control the parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean anywhere in the world.

Известны способы оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана (авт. свид. СССР №№769.455, 1.676.651, 1.721.563; патенты РФ №№2.030.789, 2.041.476, 2.068.185, 2.093.861, 2.124.744, 2.168.747, 2.201.599, 2.240.576; патенты США №№3.943.514, 5.124.651, 5.696.514; Байдаков С.Н., Мартынов А.И. С орбиты спутника - в глаз тайфуна. М.: Наука, 1986, с.170, 171 и другие).Known methods for operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean (ed. Certificate of the USSR No. 769.455, 1.676.651, 1.721.563; RF patents No. 2.030.789, 2.041.476, 2.068.185, 2.093.861, 2.124. 744, 2.168.747, 2.201.599, 2.240.576; US patents Nos. 3,943.514, 5.124.651, 5.696.514; Baydakov S.N., Martynov A.I. From the satellite’s orbit - into the eye of a typhoon. M .: Science, 1986, p. 170, 171 and others).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана» (патент РФ №2.041.476, G 01 W 1/08, 1992), который и выбран в качестве прототипа.Of the known methods closest to the proposed is the "Method of operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean" (RF patent No. 2.041.476, G 01 W 1/08, 1992), which is selected as a prototype.

Данный способ включает транспортировку к области исследования по баллистической или орбитальной траектории диагностического модуля с комплектом спускаемых капсул, снабженных радиозондами, отделение от диагностического модуля за границами атмосферы комплекта спускаемых капсул, количество капсул в котором удовлетворяет условию заполнения всей исследуемой области, при этом после истечения заданного временного интервала осуществляют разведение спускаемых капсул, обеспечивая заданное распределение их в пространстве и доставку их к верхней границе исследуемой области, а параметры атмосферы, земной поверхности и океана измеряют с помощью радиозондов во время их спуска и после приземления или приводнения информацию передают на пункт приема.This method includes transporting to the study area along a ballistic or orbital trajectory a diagnostic module with a set of descent capsules equipped with radiosondes, separating from the diagnostic module outside the atmosphere a set of descent capsules, the number of capsules in which satisfies the condition of filling the entire study area, after a specified time interval carry out the breeding of the descent capsules, providing a given distribution of them in space and their delivery to The upper boundary of the study area, and the parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean are measured using radiosondes during their descent and after landing or landing, the information is transmitted to the receiving point.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана путем использования сложных сигналов с фазовой манипуляцией для передачи дискретной информации от радиозондов на пункте приема.An object of the invention is to increase the reliability of operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean by using complex signals with phase shift keying to transmit discrete information from radiosondes at the receiving point.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана, включающему транспортировку к области исследования по баллистической или орбитальной траектории диагностического модуля, последовательное с заданными временными интервалами отделение от него за границами атмосферы несколько комплектов спускаемых капсул, снабженных радиозондами, доставку спускаемых капсул к исследуемой области, измерение с помощью радиозондов во время их спуска и после приземления или приводнения параметров атмосферы, земной поверхности и океана, передачу информации от радиозондов на пункты приема, при этом от диагностического модуля отделяют комплект спускаемых капсул, количество капсул в котором удовлетворяет условию заполнения всей исследуемой области, после истечения заданного временного интервала осуществляют разведение спускаемых капсул, обеспечивая заданное распределение их в пространстве и доставку их к верхней границе исследуемой области, на каждом i-м радиозонде измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана преобразуют в цифровые коды, формируют цифровое сообщение, содержащее j-й номер радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана в цифровой форме, генерируют высокочастотное колебание на частоте ωi, манипулируют его по фазе цифровым сообщением, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией усиливают по мощности и излучают в эфир, а на каждом пункте приема осуществляют последовательный поиск и преобразование сигналов по частоте, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, осуществляют его частотное детектирование, в результате которого выделяют короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы сложного сигнала с фазовой манипуляцией, формируют с их помощью разнополярное напряжение в прямом или обратном коде, пропорциональное цифровому сообщению, регистрируют и анализируют его, в результате чего определяют j-й номер радиозонда и значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана, причем i=1,2,..., n, j=1,2,..., m, где: n - количество радиозондов, используемых для исследования заданной области атмосферы, земной поверхности и океана;The problem is solved in that according to the method of operational research of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean, which includes transporting to the study area along the ballistic or orbital path of the diagnostic module, sequentially at specified time intervals, separating from it outside the atmosphere several sets of launch capsules equipped with radiosondes, delivery descent capsules to the study area, measurement with radiosondes during descent and after landing or splashed the parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean, the transmission of information from radiosondes to reception points, and a set of descent capsules is separated from the diagnostic module, the number of capsules in which satisfies the condition of filling the entire studied area, after the expiration of a given time interval, dilution of capsules is carried out, providing a given their distribution in space and their delivery to the upper boundary of the studied area, on each i-th radiosonde measured values of j parameters of the atmosphere, the earth surfaces and the oceans are converted into digital codes, a digital message is generated containing the jth number of the radiosonde and the measured values of j parameters of the atmosphere, the Earth’s surface and the ocean in digital form, generate high-frequency oscillation at a frequency ω i , phase-shift it with a digital message, a complex a signal with phase shift keying is amplified by power and radiated into the air, and at each receiving point, a sequential search and conversion of signals by frequency is carried out, a complex signal with a phase shift key is isolated to it at an intermediate frequency, its frequency detection is carried out, as a result of which short bipolar pulses are emitted that correspond to the moments of abrupt change in the phase of a complex signal with phase shift keying, they form a bipolar voltage in the forward or reverse code proportional to the digital message, register and analyze it, as a result, the jth number of the radiosonde and the values of j parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean are determined, and i = 1,2, ..., n, j = 1,2, ..., m, where: n is the number radio probes used to study a given area of the atmosphere, the earth's surface and the ocean;

m - количество измеряемых i-м радиозондом параметров атмосферы, земной поверхности и океана.m is the number of atmospheric, terrestrial, and ocean parameters measured by the i-th radiosonde.

На фиг.1 представлена схема реализации способа в случае исследования тропического циклона. На фиг.2 представлена схема ракеты-носителя «Рокот-2» и установленного на нем диагностического модуля 3 с комплектом спускаемых капсул, содержащими радиозонды. На фиг. 3 изображена структурная схема передатчика, устанавливаемого на каждом радиозонде. На фиг.4 представлена структурная схема приемника, устанавливаемого на пунктах приема. На фиг.5 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие реализацию предлагаемого способа.Figure 1 presents a diagram of the implementation of the method in the case of a tropical cyclone. Figure 2 presents a diagram of the Rokot-2 launch vehicle and the diagnostic module 3 installed on it with a set of launch capsules containing radiosondes. In FIG. 3 is a structural diagram of a transmitter mounted on each radiosonde. Figure 4 presents the structural diagram of the receiver installed at the points of reception. Figure 5 shows time charts illustrating the implementation of the proposed method.

На фиг.1 введены следующие обозначения:Figure 1 introduced the following notation:

1 - искусственный спутник Земли (ИС3);1 - artificial Earth satellite (IS3);

2 - ракета-носитель (РН);2 - launch vehicle (PH);

3 - диагностический модуль (ДМ);3 - diagnostic module (DM);

4 - комплект спускаемых капсул (СК);4 - a set of descent capsules (SC);

5 - спускаемые капсулы;5 - descent capsules;

6 - пункты приема;6 - points of reception;

7 - наземные станции;7 - ground stations;

8 - специализированные спускаемые капсулы.8 - specialized descent capsules.

Передатчик, устанавливаемый на каждом i-м радиозонде, содержит датчики 9.j измеряемых параметров (j=1,2,..., m), которые через преобразователи 10.j аналог-код подключены к формирователю 11.i (i=1,2,..., n) цифрового сообщения, к выходу которого последовательно подключены фазовый манипулятор 13.i, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 12.i, усилитель 14.i мощности и передающая антенна 15.i.The transmitter installed on each i-th radiosonde contains sensors 9.j of measured parameters (j = 1,2, ..., m), which are connected to the shaper 11.i (i = 1 through the analog-code converters 10.j) , 2, ..., n) a digital message to the output of which a phase manipulator 13.i is connected in series, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 12.i, the power amplifier 14.i and the transmitting antenna 15.i.

Каждый пункт приема содержит последовательно включенные приемную антенну 16, усилитель 17 высокой частоты, смеситель 20, второй вход которого через гетеродин 19 соединен с выходом блока 18 поиска, усилитель 21 промежуточной частоты, частотный детектор 22, триггер 23 и блок 24 регистрации и анализа.Each receiving point contains a receiving antenna 16 connected in series, a high-frequency amplifier 17, a mixer 20, the second input of which is connected through the local oscillator 19 to the output of the search unit 18, an intermediate-frequency amplifier 21, a frequency detector 22, a trigger 23, and a recording and analysis unit 24.

Предлагаемый способ оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана реализуется следующим образом.The proposed method for the operational study of the atmosphere, the earth's surface and the ocean is implemented as follows.

После обнаружения возникновения, например, тропического циклона с помощью ИСЗ 1 наблюдения окружающей среды и принятия решения о его исследовании к области тропического циклона транспортируют с помощью ракеты-носителя 2 по баллистической или орбитальной траектории диагностический модуль 3, представляющий собой космический аппарат с одним или несколькими комплектами СК, содержащими радиозонды. Потребное количество СК в комплекте должно удовлетворять условию заполнения всей исследуемой области и определяется при подготовке полетного задания для ракеты-носителя. Использование ракето-динамического маневра при выведении диагностического модуля (ДМ) на орбиту, выбор типа соответствующей орбиты (наклонение, высота) и количество необходимых витков обеспечивают транспортировку комплектов СК практически в любой район Земли.After detecting the occurrence, for example, of a tropical cyclone using satellite 1 observing the environment and deciding to study it, the diagnostic module 3, which is a spacecraft with one or more sets, is transported to the tropical cyclone region using a launch vehicle 2 SC containing radiosondes. The required number of SCs in the kit must satisfy the condition for filling the entire investigated area and is determined during the preparation of the flight mission for the launch vehicle. The use of the dynamic-rocket maneuver when putting the diagnostic module (DM) into orbit, the choice of the type of the corresponding orbit (inclination, altitude) and the number of necessary turns provide transportation of sets of SCs to almost any region of the Earth.

В расчетный момент времени от ДМ отделяют комплект 4 спускаемых капсул 5 и после истечения заданного временного интервала, потребного в ряде случаев для успокоения и дополнительной ориентации в пространстве СК, осуществляют их разведение, обеспечивая заданное распределение их в пространстве, например, с наибольшей плотностью в центре, и доставку СК к верхней границе исследуемой области. Наибольшая плотность измерения в центре исследуемой области необходима в тех случаях, когда исследуемое явление имеет зону с резким градиентом изменения значений параметров (например, глаз тропического циклона или очаг экологического бедствия).At the estimated time, a set of 4 descent capsules 5 is separated from the DM and, after a predetermined time interval, which is necessary in some cases to calm and additional orientation in the SC space, expires, they are diluted to provide a given distribution in space, for example, with the highest density in the center , and delivery of SC to the upper boundary of the study area. The highest measurement density in the center of the studied area is necessary in those cases when the studied phenomenon has a zone with a sharp gradient of parameter values (for example, the eye of a tropical cyclone or a focus of environmental disaster).

Для выполнения этих операций формируют полетное задание, содержащее при использовании ракетодинамического разведения СК время включения, длительность работы и угол пространственной ориентации двигательной установки (ДУ) каждой СК, после чего осуществляют отделение комплекта СК от ДМ и отработку ДУ каждой СК корректирующего импульса под углом пространственной ориентации в соответствии с полетным заданием. При использовании управляемых СК полетное задание содержит информацию, обеспечивающую их приведение в соответствующие точки прицеливания.To perform these operations, a flight task is formed containing, using the rocket-dynamic dilution of SC, the turn-on time, duration of operation and the spatial orientation angle of the propulsion system (DU) of each SC, after which the SC set is separated from the DM and the remote control of each SC is corrected for the correcting impulse at an angle of spatial orientation in accordance with the flight mission. When using controlled SCs, the flight mission contains information that ensures their reduction to the corresponding aiming points.

На высоте Н>120 км от СК отделяют ДУ или метательные устройства. Во время спуска СК в атмосфере их тормозят с помощью парашютной системы. На высоте Н=25-50 км отстреливают крышки люка парашютной системы и отделяют радиозонды от СК. Вводят в действие многоступенчатую парашютную систему или систему надувных баллонов, гася скорость радиозонда до 5-15 м/с, при которой оказывается возможным проводить измерение профилей параметров атмосферы.At an altitude of H> 120 km, the remote control or propelling devices are separated from the SK. During the descent of the SC in the atmosphere, they are braked using a parachute system. At an altitude of H = 25-50 km, the hatch covers of the parachute system are shot and the radio probes are separated from the SK. A multi-stage parachute system or an inflatable balloon system is put into operation, extinguishing the speed of the radiosonde to 5-15 m / s, at which it is possible to measure atmospheric parameter profiles.

При спуске i-го радиозонда и при работе на плаву или погружении в воду информация от датчиков 9.j измеряемых параметров [j=1,2,..., m) поступает на входы преобразователей 10.j аналог-код, которые преобразуют эту информацию в цифровые коды. Последние поступают на входы формирователя 11.i (i=1,2,..., n) цифрового сообщения, на выходе которого образуется цифровое сообщение (модулирующий код M(t) (фиг.5,а), содержащее номер i-го радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана в цифровой форме.When the i-th radiosonde is launched and when working afloat or when immersed in water, information from the sensors 9.j of the measured parameters [j = 1,2, ..., m) goes to the inputs of the transducers 10.j an analog-code that converts this information in digital codes. The latter arrive at the inputs of the shaper 11.i (i = 1,2, ..., n) of a digital message, the output of which is a digital message (modulating code M (t) (Fig. 5, a) containing the number of the ith radiosonde and measured values of j parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean in digital form.

Одновременно генерируют высокочастотное колебание на частоте ωi с помощью заданного генератора 12.i (фиг.5,б):At the same time, a high-frequency oscillation is generated at a frequency ω i using a given generator 12.i (Fig. 5, b):

ui(t)=Ui·cos(ωit+φi), 0≤t≤Ti,u i (t) = U i · cos (ω i t + φ i ), 0≤t≤T i ,

где: Ui, ωi, φi, Ti - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания i-го радиозонда;where: U i , ω i , φ i , T i - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the high-frequency oscillation of the i-th radiosonde;

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 13.i, на второй вход фазового манипулятора 13.i подается цифровое сообщение M(t) (фиг.5.а) с выхода формирователя 11.i (i=1,2,..., n). На выходе фазового манипулятора 13.i образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5,в):which arrives at the first input of the phase manipulator 13.i, the digital message M (t) (Fig.5.a) from the output of the former 11.i (i = 1,2, ..., n). At the output of the phase manipulator 13.i a complex signal with phase manipulation (PSK) is generated (Fig. 5, c):

uc(t)=Ui·cos[ωit+φк(t)+φi], 0≤t≤Ti,u c (t) = U i · cos [ω i t + φ к (t) + φ i ], 0≤t≤T i ,

где: φк(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с цифровым сообщением M(t) (фиг.5,а), причем φк(t)=const при κτэ<t<(к+1)τэ и может изменяться скачком при t=κτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (κ=1, 2,..., n);where: φ a (t) = {0, π} - manipulated component phase DPSK mapping law in accordance with a digital message M (t) (Figure 5 a), and φ a (t) = const at κτ e <t <(k + 1) τ e and can change stepwise at t = κτ e , i.e. on the boundaries between elementary premises (κ = 1, 2, ..., n);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Ti (Tiэ·N),τ e , N - the duration and number of chips that make up the signal of duration T i (T i = τ e · N),

который после усиления по мощности в усилителе 14.i мощности излучается передающей антенной 15.i в эфир, улавливается приемной антенной 16 пункта приема и поступает через усилитель 17 высокой частоты на первый вход смесителя 20, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 19 uГ(t)=UГ·cos[ωГt+φГ]. На выходе смесителя образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 21 промежуточной частоты выделяется напряжение промежуточной частоты (фиг.5,г):which, after gaining power in the power amplifier 14.i, is transmitted by the transmitting antenna 15.i to the ether, it is captured by the receiving antenna 16 of the receiving point and fed through the high-frequency amplifier 17 to the first input of the mixer 20, to the second input of which the local oscillator voltage 19 u G ( t) = U Г · cos [ω Г t + φ Г ]. At the output of the mixer, combinational frequency voltages are generated. The amplifier 21 of the intermediate frequency allocated voltage of the intermediate frequency (figure 5, g):

uпр(t)=Uпр·cos[ωпрt+φк(t)+φпр], 0≤t≤Ti,u pr (t) = U pr · cos [ω pr t + φ k (t) + φ pr ], 0≤t≤T i ,

где:

Figure 00000002
Where:
Figure 00000002

К1 - коэффициент передачи смесителя;To 1 - gear ratio of the mixer;

ωпрiГ - промежуточная частота;ω CR = ω iG is the intermediate frequency;

φпрiГ,φ CR = φ iG ,

которое поступает на вход частотного детектора 22, на выходе которого образуются короткие разнополярные импульсы (фиг.5,д), соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы принимаемого ФМн-сигнала (фиг.5,г). Указанные импульсы поступают на счетный вход триггера 23. Каждый поступивший короткий импульс перебрасывает триггер 23 в противоположное состояние, в результате чего на его выходе образуется напряжение в прямом (фиг.5,е) или обратном (фиг.5,ж) коде в зависимости от начального (исходного) состояния триггера 23. Сформированное напряжение пропорционально цифровому сообщению M(t) (фиг.5,а) и регистрируется блоком 24 регистрации и анализа. В результате анализа зафиксированного напряжения определяется i-й номер радиозонда, измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана.which is fed to the input of the frequency detector 22, the output of which produces short bipolar pulses (Fig. 5, e), corresponding to the moments of the abrupt phase change of the received FMN signal (Fig. 5, d). These pulses are fed to the counting input of trigger 23. Each incoming short pulse transfers the trigger 23 to the opposite state, as a result of which a voltage is generated at its output in the forward (figure 5, e) or reverse (figure 5, g) code, depending on the initial (initial) state of the trigger 23. The generated voltage is proportional to the digital message M (t) (Fig. 5, a) and is recorded by the registration and analysis unit 24. The analysis of the recorded voltage determines the i-th number of the radiosonde, the measured values of j parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean.

Следует отметить, что поиск ФМн-сигналов, излучаемых различными радиозондами на разных частотах, осуществляется с помощью блока 18 поиска, который периодически с периодом ТП изменяет частоту гетеродина 19 в заданном диапазоне частот. В качестве блока 18 поиска может использоваться генератор пилообразного напряжения.It should be noted that the search for QPSK signals emitted by various radiosondes at different frequencies is performed using the search unit 18, which periodically with a period T P changes the frequency of the local oscillator 19 in a given frequency range. A sawtooth generator may be used as the search unit 18.

При спуске радиозондов и при работе на плаву или погружении в воду информацию от их датчиков передают в дискретной (цифровой) форме с помощью сложных ФМн-сигналов на подвижные пункты 6 приема (ИСЗ, самолеты, корабли) и наземные станции 7 непосредственно или через ретрансляторы, которые могут располагаться в специализируемых спускаемых капсулах 8, на ИСЗ и др. Использование ретрансляторов позволяет записать дискретную информацию в запоминающем устройстве, а в дальнейшем передать ее на пункты сбора и обработки информации.When launching radiosondes and when working afloat or when immersed in water, information from their sensors is transmitted in a discrete (digital) form using complex QPSK signals to mobile receiving centers 6 (satellite, aircraft, ships) and ground stations 7 directly or through repeaters, which can be located in specialized descent capsules 8, on a satellite, etc. Using repeaters allows you to record discrete information in a storage device, and then transfer it to collection and processing points.

Данный способ, включающий заатмосферное разведение радиозондов на необходимые дистанции с помощью малогабаритных СК, снабженных ДУ или метательными устройствами, позволит обеспечить разведение кратких радиозондов в залпе путем использования соответствующих траекторий движения на дистанции до 500 км (заполнение всего объема тайфуна). Как правило, тропический циклон имеет высоту не менее 25 км и диаметр не менее 500 км.This method, including transatmospheric dilution of radiosondes to the required distances using small SCs equipped with remote control or throwing devices, will allow for the dilution of short radiosondes in a salvo by using appropriate trajectories at distances up to 500 km (filling the entire volume of the typhoon). As a rule, a tropical cyclone has a height of at least 25 km and a diameter of at least 500 km.

Предлагаемый способ обеспечивает одновременное измерение параметров атмосферы и океана в большом объеме воздуха и воды и параметров земной поверхности на большой площади, позволяющее получать мгновенные временные срезы характеристик происходящих атмосферных явлений, стихийных и экологических бедствий по всему объему исследуемой области.The proposed method provides simultaneous measurement of the parameters of the atmosphere and the ocean in a large volume of air and water and the parameters of the earth's surface over a large area, which allows to obtain instantaneous time slices of the characteristics of the occurring atmospheric phenomena, natural and environmental disasters throughout the volume of the studied area.

Для реализации указанного способа может быть использован космический комплекс (КК) на базе РН «Рокот». На фиг.2 представлена схема РН «Рокот»-2» и установленного на нем ДМЗ с комплектом СК, содержащим радиозонды. Разгонный блок «Бриз» 8 служит для довыведения на орбиту и схода с нее ДМ.To implement this method, a space complex (SC) based on the Rokot rocket can be used. Figure 2 presents a diagram of the rocket "Rokot" -2 "and installed on it DMZ with a set of SK containing radiosondes. The Breeze 8 booster block is used to bring the DM into orbit and the descent from it.

Основные характеристики КК следующие:The main characteristics of QC are as follows:

- место старта - космодром Байканур;- launch site - Baikanur Cosmodrome;

- параметры орбит: высота H=200-300 км, наклонение i=47-97°;- orbit parameters: altitude H = 200-300 km, inclination i = 47-97 °;

- масса диагностического модуля - 1,3-1,8 т;- the mass of the diagnostic module is 1.3-1.8 tons;

- спускаемые капсулы (СК) баллистического типа;- ballistic capsule (SC) type;

- количество СК в комплекте - до 100 шт.;- the number of SC in the set - up to 100 pcs .;

- масса СК с радиозондом - 10-15 кг;- mass SC with a radiosonde - 10-15 kg;

- размер района разведения СК - 500×500 км.- the size of the SK breeding area is 500 × 500 km.

Для оперативного обнаружения тропических циклонов, наблюдения за их развитием и выдачи предварительной информации для планирования применения рассматриваемого комплекса могут использоваться метеорологические спутники системы «Метеосат», ДМSP или ИСЗ «Метеор», «Электро». В штатном варианте комплекс может функционировать совместно с существующими и разрабатываемыми космическими системами мониторинга Земли, метеорологическими и связными космическими, воздушными и наземными комплексами.For operational detection of tropical cyclones, monitoring their development and issuing preliminary information for planning the use of the complex under consideration, meteorological satellites of the Meteosat, DMSSP or satellite Meteor, Electro systems can be used. In the standard version, the complex can function in conjunction with existing and developing space systems for Earth monitoring, meteorological and communications space, air and ground complexes.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями обеспечивает повышение достоверности оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана. Это достигается использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией для передачи дискретной информации от радиозондов на пункты приема.Thus, the proposed method in comparison with the prototype and other technical solutions provides increased reliability of operational research of the atmosphere, the earth's surface and the ocean. This is achieved by using complex signals with phase shift keying to transmit discrete information from radiosondes to reception points.

Сложные сигналы с фазовой манипуляцией открывают новые возможности в технике передачи дискретных сообщений от радиозондов на пункты приема. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять ФМн-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 исследуемого диапазона между работающими радиозондами и селекцией их на пункте приема с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждого радиозонда во всем диапазоне частот сложными ФМн-сигналами с выделением радиоприемным устройством сигнала необходимого радиозонда посредством его структурной селекции.Complex signals with phase shift keying open up new possibilities in the technique of transmitting discrete messages from radiosondes to reception points. These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate FMN 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 studied range between operating radiosondes and selecting them at the receiving point using frequency filters. It can be replaced by a new method based on the simultaneous operation of each radiosonde in the entire frequency range with complex QPSK signals with the selection by the radio receiver of the signal of the necessary radiosonde through its structural selection.

К числу других проблем, от решения которых зависит дальнейший прогресс средств радиосвязи, следует отнести проблему установления надежной связи между радиозондами и пунктами приема при наличии многолучевого характера распространения радиоволн. Наличие многолучевого характера распространения радиоволн приводит к искажению принимаемых сигналов, что затрудняет прием и снижает достоверность передачи дискретной информации от радиозондов на пункте приема.Among the other problems on whose solution the further progress of radio communications depends, the problem of establishing reliable communication between radiosondes and reception centers in the presence of the multipath nature of the propagation of radio waves should be attributed. The presence of the multipath nature of the propagation of radio waves leads to a distortion of the received signals, which complicates the reception and reduces the reliability of the transmission of discrete information from radiosondes at the reception point.

Попытки преодолеть вредное влияние многолучевости предпринимаются уже давно. К ним можно отнести разнесенный прием, селекцию сигналов по времени и углу прихода, корректирующее кодирование и некоторые другие методы. Однако все они не дают принципиального решения проблемы.Attempts to overcome the harmful effects of multipath have been made for a long time. These include diversity reception, signal selection by time and angle of arrival, corrective coding, and some other methods. However, all of them do not provide a fundamental solution to the problem.

Сложный ФМн-сигнал благодаря своим хорошим корреляционным свойствам может быть «свернут» в узкий импульс, длительность которого обратно пропорциональна используемой ширине полосы частот. Выбирая такую полосу частот, чтобы длительность свернутого импульса была меньше времени запаздывания, можно осуществить раздельный прием импульсов, приходящих в точку приема различными путями, и, суммируя их энергию, можно, кроме того, повысить помехоустойчивость приема сложных ФМн-сигналов. Тем самым указанная проблема получает принципиальное разрешение.Due to its good correlation properties, a complex QPSK signal can be “folded” into a narrow pulse, the duration of which is inversely proportional to the used bandwidth. Choosing a frequency band so that the duration of the convoluted pulse is less than the delay time, it is possible to separately receive pulses arriving at the receiving point in various ways, and by summing their energy, it is also possible to increase the noise immunity of complex QPSK signals. Thus, the indicated problem gets a fundamental solution.

С точки зрения обнаружения сложных ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detecting complex PSK signals have high energy 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 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 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 сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex QPSK signals is due to the wide variety of their shapes and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.

Claims (1)

Способ оперативного исследования атмосферы, земной поверхности и океана, включающий транспортировку к области исследования по баллистической или орбитальной траектории диагностического модуля, последовательное с заданными временными интервалами отделение от него за границами атмосферы нескольких комплектов спускаемых капсул, снабженных радиозондами, доставку спускаемых капсул к исследуемой области, измерение с помощью радиозондов во время их спуска и после приземления или приводнения параметров атмосферы земной поверхности и океана, передачу информации от радиозондов на пункты приема, при этом от диагностического модуля отделяют комплект спускаемых капсул, количество капсул в котором удовлетворяет условию заполнения всей исследуемой области, после истечения заданного временного интервала осуществляют разведение спускаемых капсул, обеспечивая заданное распределение их в пространстве и доставку их к верхней границе исследуемой области, отличающийся тем, что на каждом i-м радиозонде измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана преобразуют в цифровые коды, формируют цифровое сообщение, содержащее i-й номер радиозонда и измеренные значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана в цифровой форме, генерируют высокочастотное колебание на частоте ωi, манипулируют его по фазе цифровым сообщением, сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией усиливают по мощности и излучают в эфир, а на каждом пункте приема осуществляют последовательный поиск и преобразование сигналов по частоте, выделяют сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, осуществляют его частотное детектирование, в результате которого выделяют короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы сложного сигнала с фазовой манипуляцией, формируют с их помощью разнополярное напряжение в прямом или обратном коде, пропорциональное цифровому сообщению, регистрируют и анализируют его, в результате чего определяют i-й номер радиозонда и значения j параметров атмосферы, земной поверхности и океана, причемA method for operational research of the atmosphere, the Earth’s surface, and the ocean, including transporting to the study area along the ballistic or orbital trajectory of the diagnostic module, sequentially separating several sets of launching capsules equipped with radiosondes from the atmosphere outside the atmosphere, delivering the launching capsules to the study area, measuring with the help of radiosondes during their descent and after landing or landing parameters of the atmosphere of the earth's surface and ok Ana, the transmission of information from radiosondes to reception points, while a set of descent capsules is separated from the diagnostic module, the number of capsules in which satisfies the condition of filling the entire investigated area, after the expiration of a given time interval, dilution of the capsules is carried out, ensuring their predetermined distribution in space and their delivery to the upper boundary of the study area, characterized in that on each i-th radiosonde the measured values of j parameters of the atmosphere, the earth’s surface and the ocean are predominant form into digital codes, form a digital message containing the i-th number of the radiosonde and the measured values of j parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean in digital form, generate a high-frequency oscillation at a frequency ω i , manipulate it in phase with a digital message, a complex signal with a phase they are amplified by manipulation in power and radiated into the air, and at each receiving point, a sequential search and conversion of signals in frequency is carried out, a complex signal with phase shift keying at an intermediate frequency is isolated e, carry out its frequency detection, which results in the release of short bipolar pulses corresponding to the moments of abrupt change in the phase of a complex signal with phase shift keying, form using them a bipolar voltage in the forward or reverse code proportional to the digital message, register and analyze it, as a result of which determine the i-th number of the radiosonde and the values of j parameters of the atmosphere, the earth's surface and the ocean, and i=1,2,...,n; j=1,2,...,m,i = 1,2, ..., n; j = 1,2, ..., m, где n - количество радиозондов, используемых для исследования заданной области атмосферы, земной поверхности и океана;where n is the number of radiosondes used to study a given region of the atmosphere, the earth's surface, and the ocean; m - количество измеряемых i-м радиозондом параметров атмосферы, земной поверхности и океана.m is the number of atmospheric, terrestrial, and ocean parameters measured by the i-th radiosonde.
RU2005126400/28A 2005-08-10 2005-08-10 Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean RU2295142C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126400/28A RU2295142C1 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126400/28A RU2295142C1 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2295142C1 true RU2295142C1 (en) 2007-03-10

Family

ID=37992569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005126400/28A RU2295142C1 (en) 2005-08-10 2005-08-10 Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2295142C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Willink et al. Measurement and characterization of low-altitude air-to-ground MIMO channels
CN104884350B (en) In order to position the equipment, system and method for obtaining the information relevant with the electromagnetic energy from earth transmission of tellurian interference source etc.
US10649078B2 (en) Method and system for detecting geological structure of an extraterrestrial solid planet by using a single-transmitter and multiple-receiver radar
US20170264381A1 (en) Systems and methods for measuring terrestrial spectrum from space
US10720986B2 (en) Apparatuses, systems and methods for obtaining information about electromagnetic energy emitted from the earth, such as for locating an interference source on earth
US4240079A (en) System for locating mobile objects in distress
RU2389054C1 (en) Method for collation of time scales and device for its implementation
CN106443713A (en) Light and mini universe information collection and exchange device
Depold et al. A direction-of-arrival estimation system for UAV-assisted search and rescue: locating mobile phones to improve the survival chance of disaster victims
RU2295142C1 (en) Method for operative research of atmosphere, earth surface and ocean
RU2305302C2 (en) System for operative research of atmosphere, earth surface and ocean
Reynders et al. SkySense: Terrestrial and aerial spectrum use analysed using lightweight sensing technology with weather balloons
Suzuki et al. Development status of PALSAR-2 onboard ALOS-2
Navrátil et al. Exploiting terrestrial positioning signals to enable a low-cost passive radar
RU2621406C1 (en) Ecological airship
RU2299832C1 (en) Man-overboard detection system
RU2560934C1 (en) Method of real time reception of radar information and system for its implementation
RU25098U1 (en) SYSTEM FOR DETECTION AND MEASUREMENT OF COORDINATES OF GOALS
EP0454034B1 (en) Radio frequency earth observation device, and space system with such a device
Rodriguez-Morales et al. Dual-Frequency and Multi-Receiver Radars for Sounding and Imaging Polar Ice Sheets
RU2715845C9 (en) Ice and environment monitoring system
Lihu et al. A Design of Space-borne AIS Scene Simulation Based on Density Distribution of Global Vessels
Alvarez et al. Satellite-Based AIS Trade-off Analysis in the Context of the PANSAT CubeSat Mission
RU2239942C2 (en) Method for radio connection between moveable objects and fixed object being at starting point of common movement route of said moveable objects
RU2239943C2 (en) Method for radio communications between moving objects and a fixed object being in starting position of common route of moving objects displacement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070811