RU2295742C1 - Aviation meteorological complex of active influencing on clouds - Google Patents
Aviation meteorological complex of active influencing on clouds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295742C1 RU2295742C1 RU2005124384/28A RU2005124384A RU2295742C1 RU 2295742 C1 RU2295742 C1 RU 2295742C1 RU 2005124384/28 A RU2005124384/28 A RU 2005124384/28A RU 2005124384 A RU2005124384 A RU 2005124384A RU 2295742 C1 RU2295742 C1 RU 2295742C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- active
- clouds
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый комплекс относится к области технических средств, используемых для активных воздействий на облака и облачные системы с целью искусственного увеличения осадков и предотвращения градобития.The proposed complex relates to the field of technical means used for active impacts on clouds and cloud systems in order to artificially increase precipitation and prevent hail.
Известны различные технические средства для активных воздействий на облака и облачные системы, представляющие в основном размещенные на пунктах воздействия стационарные противоградовые ракетные комплексы, управление которыми осуществляется с командного пункта по радиоканалу как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режиме (Бибилашвили Н.Ш., Бурцев И.И., Серегин Ю.А. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. - Л. Гидрометеоиздат, 1981, с.37-48; патент РФ №2083999, 1997 г.). Данные системы широко применяются как у нас в стране, так и за рубежом для управления активными воздействиями на градовые облака с применением ракетной техники. Вместе с тем функциональные возможности таких систем ограничены. Так, например, при существующем составе и программном обеспечении они могут быть использованы только для управления активными воздействиями на облака с использованием стационарных ракетных пунктов воздействия.Various technical means are known for active impacts on clouds and cloud systems, which are mainly stationary anti-hail missile systems located at the points of impact, which are controlled from a command post via a radio channel both in automatic and in semi-automatic mode (Bibilashvili N.Sh., Burtsev II, Seregin Yu.A. Guidelines for the organization and conduct of anti-hail works .-- L. Gidrometeoizdat, 1981, p. 37-48; RF patent No. 2083999, 1997). These systems are widely used both in our country and abroad to control the active effects on hail clouds using rocket technology. However, the functionality of such systems is limited. So, for example, with the existing composition and software, they can only be used to control active impacts on clouds using stationary rocket impact points.
Известен авиационный метеорологический комплекс ИЛ-18Д "Циклон", созданный на базе серийного самолета ИЛ-18Д, содержащий размещенные на борту средства активных воздействий и метеорологическое оборудование для измерения параметров атмосферной среды, а также бортовую автоматизированную систему для регистрации и обработки измерений на борту (Многоцелевой самолет - метеолаборатория ИЛ-18Д "Циклон". Проспект ВДНХ - г.Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД - 7 с.). Данный авиационный метеорологический комплекс предназначен для проведения научных исследований атмосферных процессов и отработки методики по искусственному вызыванию осадков в интересах народного хозяйства. В состав научно-исследовательской аппаратуры входит большой комплекс измерительной аппаратуры. В салонах самолета размещены 19 стендов с 34 рабочими местами для членов научного экипажа. В качестве средств активных воздействий на облака используются системы автоматического отстрела пиропатронов АСО-2И и КДС-155, а также системы дозированного выброса в атмосферу реагента, например гранул твердой углекислоты.Known aviation meteorological complex IL-18D "Cyclone", created on the basis of a serial aircraft IL-18D, containing active means and on-board meteorological equipment for measuring atmospheric parameters, as well as an on-board automated system for recording and processing measurements on board (Multipurpose airplane - IL-18D "Cyclone" meteorological laboratory. Avenue of VDNH - Obninsk, VNIIGMI-WDC - 7 pp.). This aeronautical meteorological complex is intended for scientific research of atmospheric processes and development of methods for artificial precipitation in the interests of the national economy. The composition of the research equipment includes a large complex of measuring equipment. In the cabin there are 19 stands with 34 jobs for members of the scientific crew. ASO-2I and KDS-155 automatic pyro cartridge cartridges are used as a means of active influence on the clouds, as well as a system for the dosed release of a reagent into the atmosphere, for example, solid carbon dioxide granules.
Наряду с преимуществами данный комплекс имеет ряд существенных недостатков, которые заключаются в том, что комплекс предназначен в основном для проведения исследовательских работ. Он не обеспечивает автоматическое управление средствами активных воздействий, поскольку предназначен для регистрации и автоматизированной обработки измерений параметров атмосферы бортовыми приборами. По этой причине технически невозможно воздействовать на градовые облака из-за отсутствия радиолокационных данных по площадкам засева, которые могут быть получены только с наземных радиолокационных станций. В этой связи активные воздействия осуществляются только на дождевые облака с целью увеличения осадков. При этом отстрел пироэлементов осуществляется в вершину облака при движении самолета над верхней кромкой, а определение зоны внесения реагента и оценка результатов воздействия осуществляются визуально. Указанные недостатки ограничивают сферу применения комплекса и снижают эффективность его применения для активных воздействий на облака и облачные системы различных типов.Along with the advantages, this complex has a number of significant disadvantages, which are that the complex is intended mainly for research work. It does not provide automatic control of active means, as it is intended for registration and automated processing of measurements of atmospheric parameters by airborne instruments. For this reason, it is technically impossible to affect hail clouds due to the lack of radar data on the sowing sites, which can only be obtained from ground-based radar stations. In this regard, active effects are carried out only on rain clouds in order to increase precipitation. In this case, pyroelements are fired at the top of the cloud when the aircraft moves above the upper edge, and the reagent introduction zone is determined and the impact results are evaluated visually. These shortcomings limit the scope of the complex and reduce the effectiveness of its use for active impacts on clouds and cloud systems of various types.
Известны также комплексы для активных воздействий на облака (патенты РФ №№2084922, 2111646, 2172969, 2213984 и другие).Also known are complexes for active effects on clouds (RF patents Nos. 2084922, 2111646, 2172969, 2213984 and others).
Из известных комплексов наиболее близким к предлагаемому является "Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака" (патент РФ №2213984, G 01 W 1/08, 2002), который и выбран в качестве прототипа.Of the known complexes, the closest to the proposed one is the "Aviation meteorological complex for active impact on the clouds" (RF patent No. 2213984, G 01
Указанный комплекс содержит размещенные на борту самолета средства активных воздействий и аппаратуры для измерения параметров атмосферной среды, а также сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему регистрации и обработки результатов измерений. На борту также размещены система приема и телепередачи данных, содержащая радиостанцию и радиомодем, блок управления бортовыми средствами активных воздействий на облака. Блок управления содержит процессор с цветным видеотерминалом и пультом управления. Авиационный метеорологический комплекс содержит также наземную станцию управления полетом и активными воздействиями, включающую метеорадиолокатор и связанный с ним функциональный вычислитель, к выходу которого подключена система приема и телепередачи данных.The specified complex contains active means and equipment placed on board the aircraft for measuring atmospheric parameters, as well as an onboard automated system for recording and processing measurement results associated with it. On board there is also a data reception and television transmission system containing a radio station and a radio modem, an airborne control unit for actively affecting the clouds. The control unit contains a processor with a color video terminal and a control panel. The aeronautical meteorological complex also contains a ground-based station for controlling flight and active actions, including a weather radar and a functional calculator connected to it, the output of which is connected to a data reception and transmission system.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности обмена данными между самолетом и наземной станцией управления полетом и активными воздействиями по дуплексному радиоканалу с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the noise immunity and reliability of data exchange between an airplane and a ground-based flight control station and active actions via a duplex radio channel using complex signals with phase shift keying.
Поставленная задача решается тем, что в авиационном метеорологическом комплексе для активных воздействий на облака, содержащем размещенные на борту самолета средства активных воздействий, аппаратуру для измерения параметров атмосферной среды, а также сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему регистрации и обработки результатов измерений, систему приема и телепередачи, блок управления, сопряженный с бортовыми средствами активных воздействий на облака, при этом блок управления содержит процессор с цветным видеотерминалом и пультом управления, к первому и второму входу процессора подключены соответственно система приема и телепередачи данных и спутниковый определитель координат, а к третьему его входу подключен выход бортовой автоматизированной системы регистрации и обработки результатов измерений, каждый управляющий выход процессора подключен к соответствующему каналу управления, содержащему размещенные последовательно цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, выход усилителя мощности каждого канала управления подключен к входу исполнительного механизма соответствующего средства активного воздействия, размещенные на наземной станции управления полетом и активными воздействиями последовательно включенные метеорадиолокатор, вычислитель и устройство приема и телепередачи данных, система приема и телепередачи данных, размещенная на борту самолета, содержит последовательно включенные первый задающий генератор, первый фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с первым выходом процессора, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты wпр1, первый усилитель мощности, первый элемент развязки, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты wпр2 первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый полосовой фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом системы приема и телепередачи данных и подключен к процессору, система приема и телепередачи данных, размещенные на наземной станции управления полетом и активными воздействиями, содержит последовательно включенные второй задающий генератор, второй фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом вычислителя, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, усилитель промежуточной частоты wпр, третий усилитель мощности, второй элемент развязки, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, четвертый усилитель мощности, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты wпр2, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, а выход является выходом системы приема и телепередачи данных и подключен к вычислителю, причем частоты wГ1, и wГ2 первого и второго, третьего и четвертого гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частотуThe problem is solved in that in an aeronautical meteorological complex for active impacts on clouds, containing active impact means placed on board the aircraft, equipment for measuring atmospheric parameters, as well as an onboard automated system for recording and processing measurement results, a reception and television transmission system , a control unit interfaced with on-board means of actively influencing the clouds, the control unit comprising a processor with a color video terminal and the control panel, the data reception and transmission system and the satellite coordinate determiner are connected respectively to the first and second input of the processor, and the output of the on-board automated system for recording and processing measurement results is connected to its third input, each control output of the processor is connected to a corresponding control channel containing in series digital-to-analog converter and power amplifier, the output of the power amplifier of each control channel is connected to the input of the complementary mechanism of the appropriate means of active influence, the meteorological radar, the computer and the device for receiving and transmitting data, the system for receiving and transmitting data located on board the aircraft, sequentially connected to the first master oscillator, the first phase manipulator, placed on the ground control station for flight and active actions the second input of which is connected to the first output of the processor, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first a local oscillator, an amplifier of the first intermediate frequency w pr1 , a first power amplifier, a first isolation element, the input-output of which is connected to the first transceiver antenna, a second power amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, the first amplifier of the second intermediate frequency w pr2 the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the first bandpass filter and the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the output is and the data receiving and transmitting system is connected to the processor, the data receiving and transmitting system located on the ground flight and active control station contains a second master oscillator, a second phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the computer, the third mixer, the second whose input is connected with the output of a third oscillator, an intermediate frequency amplifier w pr third power amplifier, the second isolation member, an input-output of which is connected with the second moperedayuschey antenna, the fourth power amplifier, a fourth mixer, a second input coupled to an output of a fourth local oscillator, the second power of the second intermediate frequency w np2, the second multiplier, a second input coupled to an output of a third oscillator, the second bandpass filter and a second phase detector, a second input of which connected to the output of the fourth local oscillator, and the output is the output of the reception system and data and TV connected to the calculator, and the frequencies G1 w, w and T2 of the first and second, third and chetvertog oscillators spaced apart by a second intermediate frequency
wГ2-wГ1=wпр2,w G2 -w G1 = w pr2 ,
система приема и телепередачи данных, размещенная на борту самолета, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте w1=wпр1=wГ2, а принимает на частоте w2=wпр=wГ1, система приема и телепередачи данных, размещенная на наземной станции управления полетом и активными воздействиями, наоборот, излучает сложные сигналы на частоте w2, а принимает на частоте w1.reception system and data telecast placed on board an aircraft emits complex signals with a phase shift keying at the frequency w 1 = w pr1 = w T2, and receives at frequency w 2 = w ave = w G1, reception system and data telecast placed on the ground the flight and active control station, on the contrary, emits complex signals at a frequency of w 2 , and receives at a frequency of w 1 .
Структурная схема комплекса представлена на фиг.1. Структурная схема системы приема и телепередачи данных, размещенной на борту самолета, представлена на фиг.2. Структурная схема приема и телепередачи данных, размещенной на наземной станции управления полетом и активными воздействиями, представлена на фиг.3. Настоящая диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, изображена на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие работу систем приема и телепередачи данных, изображены на фиг.5 и 6.The block diagram of the complex is presented in figure 1. The structural diagram of a system for receiving and transmitting data transmitted on board an aircraft is shown in FIG. The block diagram of the reception and transmission of data located on the ground control station flight and active influences, is presented in figure 3. The present diagram illustrating frequency conversion of signals is depicted in FIG. 4. Timing diagrams explaining the operation of data reception and transmission systems are shown in FIGS. 5 and 6.
Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака содержит размещенные на борту самолета 1 аппаратуру 2 для измерения параметров атмосферной среды и сопряженную с ней бортовую автоматизированную систему 3 для регистрации и обработки результатов измерений, а также наземную станцию 23 управления полетом и активными воздействиями.The aeronautical meteorological complex for active actions on the clouds contains
На борту самолета размещены также последовательно включенные системы 4 приема и телепередачи данных, содержащая радиостанцию 5 и подключенный к ней радиомодем 6, бортовой блок 7 управления активными воздействиями и бортовые средства 8, 9 и 10 активных воздействий на облака. Количество и состав средств воздействия могут быть различными в зависимости от применяемой технологии. В данном случае на борту самолета размещены бортовая ракетная пусковая установка 8, система 9 автоматического отстрела пиропатронов и устройство 10 для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду.On board the aircraft are also placed series-connected
Блок 7 управления средствами активных воздействий содержит процессор 11 с цветным видеотерминалом (не показан) и пульт 12 управления. К первому управляющему выходу процессора 11 последовательно подключены цифроаналоговый преобразователь 13 и усилитель 14 мощности, связанный с исполнительным механизмом 15 управления ракетной пусковой установкой 8. Ко второму управляющему выходу процессора 11 подключены аналогично второй цифроаналоговый преобразователь 16 и второй усилитель 17 мощности, подключенный своим выходом к входу исполнительного механизма 18 системы 9 автоматического отстрела пиропатронов. И, наконец, к третьему управляющему выходу процессора 11 последовательно подключены третий цифроаналоговый преобразователь 19 и третий усилитель 20 мощности, подключенный, в свою очередь, к исполнительному механизму 21 усилителя 10 для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду. При этом к первому входу процессора 11 подключен радиомодем 6 системы 4 приема и телепередачи данных, а ко второму его входу подключен спутниковый определитель 22 координат. К третьему входу процессора 11 подключена бортовая автоматизированная система 3 регистрации и обработки результатов измерений.The control unit 7 means of active actions includes a
Наземная станция 23 управления полетом и активными воздействиями включает последовательно включенные метеорадиолокатор 24, вычислитель 25 и устройство 26 приема и телепередачи данных, включающее радиостанцию 27 и связанный с ней радиомодем 28. Наземная станция 23 управления полетом и активными воздействиями обеспечивает выработку команд на воздействие, определение безопасных маршрутов полета и наведение самолетов на цель, а также обеспечивает контроль результатов воздействия и определяет программу полета после засева.The flight and active control ground station 23 includes meteorological radars 24, a
Размещенный на борту самолета 1 блок 7 управления средствами активных воздействий связан по каналам дуплексной радиосвязи с наземной станцией 23 управления полетом и активными воздействиями.Placed on board the
Система 4 приема и телепередачи данных, размещенная на борту самолета 1, содержит последовательно включенные первый задающий генератор 29, первый фазовый манипулятор 30, второй вход которого соединен с выходом процессора 11, первый смеситель 32, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 31, усилитель 33 первой промежуточной частоты wпр1, первый усилитель 34 мощности, первый элемент 35 развязки, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 36, второй усилитель 37 мощности, второй смеситель 39, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 38, первый усилитель 40 второй промежуточной частоты wпp2, первый перемножитель 41, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 31, первый полосовой фильтр 42 и первый фазовый детектор 43, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 38, а выход является выходом системы 4 приема и телепередачи данных и подключен к процессору 11.The
Система 26 приема и телепередачи данных, размещенная на наземной станции 23 управления полетом и активными воздействиями, содержит последовательно включенные второй задающий генератор 44, второй фазовый манипулятор 45, второй вход которого соединен с выходом вычислителя 25, третий смеситель 47, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 46, усилитель 48 промежуточной частоты wпр, третий усилитель 49 мощности, второй элемент 50 развязки, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной 51, четвертый усилитель 52 мощности, четвертый смеситель 54, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 53, второй усилитель 55 второй промежуточной частоты wпр2, второй перемножитель 56, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 46, второй полосовой фильтр 57 и второй фазовый детектор 58, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 53, а выход является выходом системы 26 приема и телепередачи данных и подключен к вычислителю 25.The
Причем частоты wГ1 и wГ2 первого 31 и второго 38, третьего 46 и четвертого 53 гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частотуMoreover, the frequencies w G1 and w G2 of the first 31 and second 38, third 46 and fourth 53 local oscillators are spaced at the second intermediate frequency
wГ2-wГ1=wпр2,w G2 -w G1 = w pr2 ,
системы 4 приема и телепередачи данных, размещенные на борту самолета 1, излучают сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте w1=wпр1=wГ2, а принимают на частоте w2=wпр=wГ1, система 26 приема и телепередачи данных, размещенная на наземной станции 23 управления полетом и активными воздействиями, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте w2, а принимает на частоте w1.
Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака работает следующим образом.The aeronautical meteorological complex for active impact on the clouds works as follows.
Метеорадиолокатор 24 осуществляет обзор трехмерного пространства с заданной периодичностью, аналогово-цифровое преобразование, осреднение и вход сигналов в вычислитель 25 с подавлением местных предметов. В вычислителе 25 осуществляется расчет радиолокационной отражаемости и характеристик облаков, а также осуществляется формирование картин облачности и площадок засева.The weather radar 24 provides an overview of three-dimensional space with a given frequency, analog-to-digital conversion, averaging and input of signals to the
Одновременно на борту самолета 1 первым задающим генератором 29 формируется гармоническое колебание (фиг.5, а)At the same time, on-
uc1(t)=Uc1·cos(wct+φc1), 0≤t≤Tc1,u c1 (t) = U c1 · cos (w c t + φ c1 ), 0≤t≤T c1 ,
где Uc1, wc, φc1, Тc1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 30, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) (фиг.5, б) с выхода процессора 11. Модулирующий код M1(t) характеризует текущие координаты самолета 1 и другие необходимые метеорологические данные, которые поступают на вход процессора 11 от сопряженной с ним бортовой автоматизированной системы 3 для регистрации и обработки результатов измерений.where U c1 , w c , φ c1 , T c1 is the amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the oscillation, which is supplied to the first input of the
На выходе фазового манипулятора 30 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, в)At the output of the
u1(t)=Uc1·cos[wct+φk1(t)+φc1], 0≤t≤Tc1,u 1 (t) = U c1 · cos [w c t + φ k1 (t) + φ c1 ], 0≤t≤T c1 ,
где φk1(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (фиг.5, б), причем φк1(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).where φ k1 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 1 (t) (Fig. 5, b), and φ k1 (t) = const at 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 Тс1(Tc1=τэ·N),τ e , N - the duration and number of chips that make up a signal of duration T s1 (T c1 = τ e · N),
который поступает на первый вход первого смесителя 32, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 31which is supplied to the first input of the
uГ1(t)=UГ1·cos(wГ1t+φГ1).u Г1 (t) = U Г1 · cos (w Г1 t + φ Г1 ).
На выходе смесителя 32 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 33 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты (фиг.5, г)At the output of the
где Where
К1 - коэффициент передачи смесителя;To 1 - gear ratio of the mixer;
wпр1=wc+wГ1 - первая промежуточная (суммарная) частота;w CR1 = w c + w G1 - the first intermediate (total) frequency;
φпр1=φс1+φГ1.φ pr1 = φ c1 + φ G1 .
Это напряжение после усиления в усилителе 34 мощности через первый элемент 35 развязки поступает в приемопередающую антенну 36 и излучается ею в эфир на частоте w1=wпр1=wГ2 (фиг.4), улавливается приемопередающей антенной 51 системы 26 приема и телепередачи данных, размещенной на наземной станции 23 управления полетом и активными воздействиями, и через второй элемент 50 развязки и четвертый усилитель 52 мощности подается на первый вход четвертого смесителя 54. На второй вход смесителя 54 подается напряжение uГ2(t) гетеродина 53. На выходе смесителя 54 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 55 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты (фиг.5, д)This voltage after amplification in the
где Where
wпр2=wпр1-wГ1 - вторая промежуточная (разностная) частота;w CR2 = w CR1 -w G1 - the second intermediate (difference) frequency;
φпр2=φпр1-φГ1,φ CR2 = φ CR1 -φ G1 ,
которое поступает на первый вход перемножителя 56. На второй вход перемножителя 56 подается напряжение гетеродина 46which is supplied to the first input of the
uГ2(t)=UГ2·cos(wГ2t+φГ2).u Г2 (t) = U Г2 · cos (w Г2 t + φ Г2 ).
На выходе перемножителя 56 образуется напряжение промежуточной частоты (фиг.5, е)At the output of the
где Where
К2 - коэффициент передачи перемножителя;K 2 is the transmission coefficient of the multiplier;
wпр=wГ1=wГ2-wпр2 - промежуточная частота,w pr r1 = w = w -w np2 T2 - intermediate frequency,
которое выделяется полосовым фильтром 57 и поступает на информационный вход фазового детектора 58, на опорный вход которого подается напряжение uГ1(t) (фиг.5, ж) гетеродина 53. На выходе фазового детектора 58 образуется низкочастотное напряжение (фиг.5, з)which is allocated by the band-
uH1(t)=UH1·cosφk1(t), 0≤t≤Tc1,u H1 (t) = U H1 cosφ k1 (t), 0≤t≤T c1 ,
где Where
К3 - коэффициент передачи фазового детектора, пропорциональное модулирующему коду M1(t) (фиг.5, б).To 3 - the transfer coefficient of the phase detector, proportional to the modulating code M 1 (t) (Fig.5, b).
Это напряжение поступает в вычислитель 25.This voltage is supplied to the
С учетом поступившей информации о текущих координатах самолета 1 и других метеорологических данных в вычислителе 25 наземной станции 23 управления полетом и активными воздействиями формируется карта облачности с площадками засева и на фоне данной карты облачности с площадками засева отображается положение самолета 1 (карта облачности и площадки засева на чертежах не показаны).Taking into account the information received about the current coordinates of
Вся данная информация по каналам дуплексной радиосвязи через системы 26 и 4 приема и телепередачи передается на борт самолета 1 с заданной частотой обновления.All this information on duplex radio channels through the
С этой целью задающим генератором 44 системы 26 приема и телепередачи данных формируется гармоническое колебание (фиг.6, а)To this end, the
uc2(t)=Uc2·cos(wct+φc2), 0≤t≤Tc2,u c2 (t) = U c2 cos (w c t + φ c2 ), 0≤t≤T c2 ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 45, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) (фиг.6, б) с выхода вычислителя 25. Модулирующий код M2(t) содержит информацию о карте облачности с площадками засева и на фоне данной карты облачности с площадками засева отображается положение самолета 1.which is supplied to the first input of the
На выходе фазового манипулятора 45 образуется сложный ФМн-сигнал (фиг.6, в)At the output of the
u2(t)=Uc2·cos[wct+φk2(t)+φc2], 0≤t≤Tc2,u 2 (t) = U c2 · cos [w c t + φ k2 (t) + φ c2 ], 0≤t≤T c2 ,
который поступает на первый вход смесителя 47, на второй вход которого подается напряжение uГ2(t) гетеродина 46. На выходе смесителя 47 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 48 выделяется напряжение промежуточной частоты (фиг.6, г)which is supplied to the first input of the
где Where
wпр=w2=wГ2-wс - промежуточная частота;w CR = w 2 = w Г2 -w с - intermediate frequency;
φпр3=φГ2-φс2,φ pr3 = φ Г2 -φ с2 ,
Это напряжение после усиления в усилителе 49 мощности через элемент 50 развязки поступает в приемопередающую антенну 51, излучается ею в эфир на частоте w2=wпр=wГ1, улавливается приемопередающей антенной 36 системы 4 приема и телепередачи данных, размещенной на борту самолета 1, и через элемент 35 развязки и усилитель 37 мощности поступает на первый вход смесителя 39. На второй вход смесителя 39 подается напряжение uГ2(t) гетеродина 38. На выходе смесителя 39 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 40 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты (фиг.6, д)This voltage after amplification in the
где Where
wпр2=wГ2-wпр - вторая промежуточная (разностная) частота; np2 = w w -w T2, etc. - a second intermediate (difference) frequency;
φпр4=φГ2-φпр3,φ CR4 = φ G2 -φ CR3 ,
которое поступает на первый вход перемножителя 41, на второй вход которого подается напряжение uГ1(t) гетеродина 31. На выходе перемножителя 41 образуется напряжение (фиг.6, е)which is supplied to the first input of the
где Where
wГ2=wпр1=wпр2+wГ1 - первая промежуточная частота,w G2 = w CR1 = w CR2 + w G1 - the first intermediate frequency,
которое выделяется полосовым фильтром 42 и поступает на информационный вход фазового детектора 43, на опорный вход которого подается напряжение uГ2(t) (фиг.6, ж) гетеродина 38. На выходе фазового детектора 43 образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, з)which is allocated by the band-
uH2(t)=UH2·cosφk2(t), 0≤t≤Tc2,u H2 (t) = U H2 cosφ k2 (t), 0≤t≤T c2 ,
где пропорциональное модулирующему коду M2(t) (фиг.6, б).Where proportional to the modulating code M 2 (t) (Fig.6, b).
Это напряжение поступает в процессор 11, где обрабатывается соответствующим образом и отображается в цвете на цветном видеотерминале в виде динамической картинки, позволяющей оператору наблюдать визуально маршрут полета самолета 1 на фоне облачной среды и площадок засева, а также осуществлять воздействие на облака как в автоматическом, так и в полуавтоматическом режимах.This voltage is supplied to the
При автоматическом режиме воздействия в вычислителе 25 наземной станции 23 управления полетом и активными воздействиями, в зависимости от типа облачности, формируется соответствующая команда на воздействие. При этом учитываются взаимное расположение площади засева и самолета 1, а также скорости их перемещения в пространстве. Подлет самолета 1 к площадке засева осуществляется строго по заданному оптимальному маршруту на фоне карты облачности. В зависимости от типа облаков и технологии воздействия приводится в действие соответствующее техническое средство воздействия. Например, при воздействии на градовое облако самолет 1, двигаясь по заданному маршруту, приближается к площади засева. При достижении самолетом 1 заданной точки сигнал от процессора 11 поступает последовательно на цифроаналоговый преобразователь 13, усилитель 14 мощности и соответствующий исполнительный механизм 15, который приводит в действие бортовую ракетную установку 8.In the automatic exposure mode, in the
Если же воздействие на облака осуществляется с целью искусственного вызывания осадков, то используются другие технические средства, например система автоматического отстрела пиропатронов 9, либо устройство 10 для внесения гранул твердой углекислоты в облачную среду.If the effect on the clouds is carried out for the purpose of artificial precipitation, then other technical means are used, for example, an automatic shooting system for pyro cartridge 9, or a device 10 for introducing solid carbon dioxide granules into the cloud.
В особых случаях, когда воздействие осуществляется на облака, не фиксируемые метеорадиолокатором 24, включение средств воздействий в режим работы осуществляется в полуавтоматическом режиме с пульта 12 управления. При этом оператор, наблюдая за обстановкой визуально, оценивает ситуацию и с помощью пульта 12 управления вводит в процессор 11 соответствующие команды на включение тех или иных средств воздействия.In special cases, when the effect is on clouds that are not fixed by the weather radar 24, the inclusion of the means of influence in the operating mode is carried out in semi-automatic mode from the control panel 12. At the same time, the operator, observing the situation visually, evaluates the situation and, using the control panel 12, enters the
Авиационный метеорологический комплекс для активных воздействий на облака обладает повышенными функциональными возможностями и высокой эффективностью, что достигается за счет полной автоматизации всех процессов, связанных с контролем метеообстановки и активными воздействиями.The aeronautical meteorological complex for active actions on the clouds has increased functionality and high efficiency, which is achieved due to the complete automation of all processes associated with the control of meteorological conditions and active influences.
Таким образом, предлагаемый комплекс по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена данными между самолетом и наземной станцией управления полетом и активными воздействиями по дуплексному радиоканалу. Это достигается использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.Thus, the proposed complex in comparison with the prototype provides increased noise immunity and reliability of the exchange of data between the aircraft and the ground-based flight control station and active influences via a duplex radio channel. This is achieved by using complex phase shift keyed signals.
При этом система приема и телепередачи данных, размещаемая на борту самолета, излучает сложные ФМн-сигналы на частоте w1, а принимает на частоте w2. Система приема и телепередачи данных, размещаемая на наземной станции управления полетом и активными воздействиями, наоборот, излучает сложные ФМН-сигналы на частоте w2, а принимает на частоте w1.At the same time, the data reception and television transmission system placed on board the aircraft emits complex PSK signals at a frequency of w 1 and receives at a frequency of w 2 . A data reception and television transmission system located at a ground-based flight and active control station, on the contrary, emits complex PSK signals at a frequency of w 2 , and receives at a frequency of w 1 .
Сложные ФМн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи и приема дискретной информации. Указанные 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 самолетами и наземной станцией управления полетом и активными воздействиями и селекцией их на приемной стороне с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждого самолета во всем диапазоне частот сигналами с фазовой манипуляцией с выделением радиоприемного устройства ФМн-сигнала необходимого самолета посредством его структурной селекции.Complex QPSK signals open up new possibilities in the technique of transmitting and receiving discrete information. These 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. In principle, one can abandon the traditional method of dividing the operating frequencies of the used range between airplanes and a ground-based flight control station and active actions and selecting them on the receiving side using frequency filters. It can be replaced by a new method based on the simultaneous operation of each aircraft in the entire frequency range with phase-shift signals with the isolation of the FMN signal receiving device of the required aircraft through its structural selection.
К числу других проблем, от решения которых в значительной мере зависит дальнейший прогресс средств дуплексной радиосвязи, следует отнести проблемы установления надежного обмена дискретной информацией между самолетами и наземной станцией при наличии многолучевого характера распространения радиоволн. Последнее обстоятельство приводит к искажению принимаемых сигналов, что затрудняет прием и снижает достоверность передачи информации.Among other problems, the solution of which to a large extent depends on the further progress of duplex radio communications, should include the problems of establishing reliable exchange of discrete information between airplanes and a ground station in the presence of multipath propagation of radio waves. The latter circumstance leads to a distortion of the received signals, which complicates the reception and reduces the reliability of the transmission of information.
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, а, 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 FMN 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 shorter 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 сложные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex QPSK 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 ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным туманами 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 fogs and noise. 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 структуре с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a 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 with an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124384/28A RU2295742C1 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Aviation meteorological complex of active influencing on clouds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124384/28A RU2295742C1 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Aviation meteorological complex of active influencing on clouds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2295742C1 true RU2295742C1 (en) | 2007-03-20 |
Family
ID=37994146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005124384/28A RU2295742C1 (en) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | Aviation meteorological complex of active influencing on clouds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2295742C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009038488A1 (en) * | 2007-09-17 | 2009-03-26 | Shakhramanyan Mikhail Andranik | System for carrying out a localised electrophysical action on the earth atmosphere |
RU2498562C2 (en) * | 2011-09-07 | 2013-11-20 | Юрий Михайлович Киселёв | Method of prevention of tornado and device for its implementation |
RU2563933C2 (en) * | 2013-02-19 | 2015-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова "ФГБУ ГГО" | Method and device of artificial precipitation control |
-
2005
- 2005-08-01 RU RU2005124384/28A patent/RU2295742C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009038488A1 (en) * | 2007-09-17 | 2009-03-26 | Shakhramanyan Mikhail Andranik | System for carrying out a localised electrophysical action on the earth atmosphere |
RU2498562C2 (en) * | 2011-09-07 | 2013-11-20 | Юрий Михайлович Киселёв | Method of prevention of tornado and device for its implementation |
RU2563933C2 (en) * | 2013-02-19 | 2015-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова "ФГБУ ГГО" | Method and device of artificial precipitation control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102196734B1 (en) | Apparatus and Method for Jamming in Synthetic Aperture Radar | |
US6628231B2 (en) | Location of radio frequency emitting targets | |
Martelli et al. | Detection and 3D localization of ultralight aircrafts and drones with a WiFi-based passive radar | |
CN105717504A (en) | Unmanned aerial vehicle 360-degree electronic scanning obstacle avoidance radar | |
CN104267401B (en) | Linear array antenna is MIMO-SAR imaging system and method simultaneously | |
CN104267399B (en) | Linear array antenna orthogonal frequency MIMO-SAR R-T unit and method | |
CN105182300A (en) | Ground clutter interference real-time suppression method for space-based external radiation source radar | |
CN112084676B (en) | Path planning method for distributed radar short-time aperture synthesis | |
Brown | FM airborne passive radar | |
Samczynski et al. | SARENKA-C-band SAR radar for UAV application | |
Aldowesh et al. | A passive bistatic radar experiment for very low radar cross-section target detection | |
RU2295742C1 (en) | Aviation meteorological complex of active influencing on clouds | |
CN110018499A (en) | A kind of full frequency band passive detection and full frequency band counter integral system and method | |
RU2389054C1 (en) | Method for collation of time scales and device for its implementation | |
Randall et al. | Skywatch: A passive multistatic radar network for the measurement of object position and velocity | |
Rieth et al. | Aircraft to ground-station C-band channel—Small airport scenario | |
RU2503038C1 (en) | Automatic unmanned diagnostic complex | |
Navrátil et al. | Utilization of terrestrial navigation signals for passive radar | |
CN112505694B (en) | Space target imaging method of on-orbit SAR satellite | |
US20230061894A1 (en) | Radio system with multiple antenna arrays and adaptive waveforms | |
RU2608338C1 (en) | Signals processing device in ground and space forward-scattering radar system | |
RU39319U1 (en) | ENVIRONMENTAL CONTROL SYSTEM | |
Badjou et al. | Low-Cost, Lightweight UWB Antenna Design for Humanitarian Drone-Launched GPR Surveys | |
US20220120891A1 (en) | Charting and surveillance radar | |
Watanabe et al. | Moving target detection and two-receiver setup using optical-fiber-connected passive primary surveillance radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070802 |