RU2299832C1 - Man-overboard detection system - Google Patents
Man-overboard detection system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299832C1 RU2299832C1 RU2005140524/11A RU2005140524A RU2299832C1 RU 2299832 C1 RU2299832 C1 RU 2299832C1 RU 2005140524/11 A RU2005140524/11 A RU 2005140524/11A RU 2005140524 A RU2005140524 A RU 2005140524A RU 2299832 C1 RU2299832 C1 RU 2299832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- key
- frequency amplifier
- block
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к спасательным средствам и может быть использована для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, и определения его местонахождения.The proposed system relates to rescue equipment and can be used to detect a person in distress on the water, and determine his location.
Известны спасательные системы и устройства (авт.свид. СССР №№385819, 431063, 637298, 765113, 988655, 1348256, 1505840, 1506841, 1588636, 1615054, 1643325, 1664653; патенты РФ №№2000995, 2038259, 2043259, 2051838, 2193990, 2240950; патенты США №№3621501, 4889511; патент Великобритании №1145051; патент Дании №103118 и другие).Rescue systems and devices are known (autoswed. USSR No. 385819, 431063, 637298, 765113, 988655, 1348256, 1505840, 1506841, 1588636, 1615054, 1643325, 1664653; RF patents No. 20000005, 2038259, 2043259, 2051838, 2151899, 21835999 , 2,240,950; U.S. Patent Nos. 3,361,501, 4,898,511; UK Patent No. 114,451; Danish Patent No. 103,118 and others).
Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде» (патент РФ №2240950, В63С 9/20, 2003), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known systems and devices closest to the proposed is the "System for the detection of a person in distress on the water" (RF patent No. 2240950, B63C 9/20, 2003), which is selected as a prototype.
Данная система обеспечивает повышение помехоустойчивости приемника, устранение неоднозначности измерения несущей частоты и повышение надежности обнаружения человека, терпящего бедствие на воде. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Причем для подавления указанных сигналов используется корреляционная обработка принимаемых сигналов бедствия. За счет корреляционной обработки принимаемых сигналов бедствия устраняется и неоднозначность фазовых измерений.This system provides increased noise immunity of the receiver, eliminates the ambiguity of measuring the carrier frequency and improves the reliability of detection of a person in distress on the water. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via additional channels. Moreover, to suppress these signals, correlation processing of received distress signals is used. Due to the correlation processing of received distress signals, the ambiguity of phase measurements is also eliminated.
При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Тп длительностью Тс на определенной частоте ωс, которая отводится именно для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации. Данный сигнал является простым гармоническим сигналом и не обеспечивает возможности для передачи основных сведений о человеке, терпящем бедствие на воде.In this case, the distress signal (SOS) is emitted periodically with a certain period T p of duration T s at a certain frequency ωс, which is allocated specifically for transmitting a distress signal and is not involved in transmitting other information. This signal is a simple harmonic signal and does not provide the ability to transmit basic information about a person in distress on the water.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы и повышение достоверности обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, путем использования сложного сигнала с фазовой манипуляцией, обеспечивающего передачу основных сведений о человеке, терпящем бедствие на воде.An object of the invention is to expand the functionality of the system and increase the reliability of detection of a person in distress on water by using a complex signal with phase shift keying, providing the transfer of basic information about a person in distress on water.
Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, включающая спасательный жилет, одетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, источник тока, два размыкателя электрической цепи, две сообщающиеся герметичные емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, при этом одна из герметичных емкостей расположена в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, мембраны каждой емкости связаны с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и два миниатюрных передатчика с предающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, приемник, установленный на пункте контроля и содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр, первый ключ, третий ключ, второй вход которого через третий пороговый блок соединен со вторым выходом первого блока корреляторов, первый фазометр и блок регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, последовательно включенные третью приемную антенну, третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, третий узкополосный фильтр, второй ключ, четвертый ключ, второй вход которого через четвертый пороговый блок соединен со вторым выходом второго блока корреляторов, и второй фазометр, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, и первый узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторым входом первого и второго фазометров, последовательно подключенные к выходу первого усилителя промежуточной частоты первый блок корреляторов, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, и первый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенные к выходу третьего усилителя промежуточной частоты, второй блок корреляторов, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, при этом частоты первого ωг1 и второго ωг2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частотыThe problem is solved in that the system for detecting a person in distress on the water, including a life jacket, dressed on a person and containing two light sources, one of which is located in the chest area of the life jacket, and the other in the back area, a current source, two circuit breakers, two communicating sealed containers, each of which is separated from the environment by a membrane, while one of the sealed containers is located in the chest area of the life jacket, and the other in the back of its area, the membranes of each capacity are connected to the circuit breaker of the corresponding light source by means of a lever, and both light sources are connected in parallel through the switches to the current source, and two miniature transmitters with transmitting antennas, one of which is located in the chest area of the life jacket, and the other - in its back area, a receiver installed at the control point and containing in series the first receiving antenna, the first high-frequency amplifier, the first mixer, the second the first input of which is connected to the first output of the first local oscillator, the first intermediate frequency amplifier, the second multiplier, the second narrow-band filter, the first key, the third key, the second input of which is connected through the third threshold block to the second output of the first block of correlators, the first phase meter and the registration block, in series included a second receiving antenna, a second high-frequency amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, and a second intermediate-frequency amplifier, the output to which is connected to the second input of the second multiplier, a third receiving antenna, a third high-frequency amplifier, a third mixer, a second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, a third intermediate frequency amplifier, a third multiplier, the second input of which is connected to the output of the first intermediate-frequency amplifier, connected in series , the third narrow-band filter, the second key, the fourth key, the second input of which is connected through the fourth threshold block to the second output of the second block of correlators, and the second the second phase meter, the output of which is connected to the second input of the recording unit, the first multiplier connected in series to the second output of the first local oscillator, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, and the first narrow-band filter, the output of which is connected to the second input of the first and second phase meters, connected in series to the output of the first intermediate frequency amplifier, the first block of correlators, the second input of which is connected to the output of the second intermediate frequency amplifier, and the first threshold block, in the path of which is connected to the second input of the first key, connected in series to the output of the third intermediate frequency amplifier, the second block of correlators, the second input of which is connected to the output of the first intermediate frequency amplifier, the second threshold block, the output of which is connected to the second input of the second key, while the frequency of the first ωg 1 and second ωg 2 local oscillators are spaced by twice the intermediate frequency
ωг2-ωг1=2ωпрωg 2 -ωg 1 = 2ωpr
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ωс принимаемого сигнала бедствияand are chosen symmetrical with respect to the carrier frequency ωc of the received distress signal
ωс-ωг1=ωг2-ωс=ωпр,ωс-ωг 1 = ωг 2 -ωс = ωпр,
снабжена пятым и шестым ключами, четвертым и пятым перемножителями, четвертым узкополосным фильтром и фильтром нижних частот, причем к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока, шестой ключ, второй вход которого соединен с выходом первого порогового блока, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, четвертый узкополосный фильтр, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, в некоторых n-отводах которой включены фазоинверторы, сумматора, (m+1)-ый вход которого соединен с выходом задающего генератора, и усилителя мощности, выход которого соединен с передающей антенной, время задержки τз между соседними отводами n-отводной линии задержки выбрано равной длительности радиоимпульса τэ.equipped with a fifth and sixth keys, a fourth and fifth multipliers, a fourth narrow-band filter and a low-pass filter, and a fifth key is connected in series to the output of the first intermediate-frequency amplifier, the second input of which is connected to the output of the third threshold unit, the sixth key, the second input of which is connected to the output the first threshold unit, the fourth multiplier, the second input of which is connected to the output of the low-pass filter, the fourth narrow-band filter, the fifth multiplier, the second input of which is connected to by the output of the sixth key, and a low-pass filter, the output of which is connected to the third input of the registration unit, each transmitter is made in the form of series-connected master oscillator, n-tap delay line, in some n-taps of which phase inverters, adder, (m + 1) are included the nth input of which is connected to the output of the master oscillator, and the power amplifier whose output is connected to the transmitting antenna, the delay time τ3 between adjacent taps of the n-tap delay line is chosen equal to the duration of the radio pulse τe.
На фиг.1 схематично изображен спасательный жилет, одетый на человека, на фиг.2 - то же, разрез.Figure 1 schematically depicts a life jacket, dressed on a man, figure 2 is the same section.
Структурная схема приемника, установленного на пункте контроля, представлена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, изображена на фиг.4. Взаимное расположение приемных антенн показано на фиг.5. Геометрическая схема расположения летательного аппарата (ЛА) и человека, терпящего бедствие на воде, показана на фиг.6. Структурная схема передатчика 19 (20) представлена на фиг.7. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, изображены на фиг.8.The structural diagram of the receiver installed at the control point is presented in figure 3. A frequency diagram illustrating the formation of additional reception channels is shown in FIG. 4. The relative position of the receiving antennas is shown in Fig.5. The geometric arrangement of the aircraft (LA) and a person in distress on the water is shown in Fig.6. The structural diagram of the transmitter 19 (20) is presented in Fig.7. Timing diagrams explaining the principle of the system are shown in Fig. 8.
Система содержит спасательный жилет с источниками 1 и 2 света, передатчиками 19 и 20 с передающими антеннами 21 и 22 соответственно и приемник, установленный на пункте контроля.The system contains a life jacket with
Спасательный жилет, кроме того, содержит источник 3 энергии (фиг.2), кабели 4 и 5 подвода энергии к источникам 1 и 2 света и передатчикам 19 и 20, патроны 6 и 7, мембраны 8 и 9 и связанные с ними рычаги 10 и 11 с контактами 12 и 13, а также герметичную пневмомагистраль 14, связывающую герметичные воздушные полости 15 и 16. Места ввода кабелей 4 и 5 от источника 3 энергии в полости 15 и 16 загерметизированы уплотнительными кольцами 17 и 18. Источник 1 света и передатчик 19, источник 2 света и передатчик 20 подключены параллельно к источнику 3 энергии.The life jacket also contains an energy source 3 (FIG. 2),
Каждый передатчик 19 (20) выполнен в виде последовательно включенных задающего генератор 62, n-отводной линии 63.i (i=1, 2, ..., n), время задержки τзi между ближайшими соседними отводами равно длительности τэ радиоимпульса (τзi=τэ). В некоторых отводах линии 63.i задержки включены фазоинверторы 64.j (j=1, 2, ..., m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M(t) (фиг.8, б) человека, терпящего бедствие на воде. Выходы m-фазоинверторов и выход задающего генератора 62 подключены к сумматору 65, выход которого через усилитель 66 мощности подключен к передающей антенне 21 (22).Each transmitter 19 (20) is made in the form of series-connected
Приемник, установленный на пункте контроля, содержит последовательно включенные первую приемную антенну 23, первый усилитель 26 высокой частоты, первый смеситель 31, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 29, первый усилитель 34 промежуточной частоты, второй перемножитель 39, второй узкополосный фильтр 41, первый ключ 47, третий ключ 51, второй вход которого через третий пороговый блок 49 соединен с вторым выходом блока 43 корреляторов, первый фазометр 53 и блок 55 регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну 24, второй усилитель 27 высокой частоты, второй смеситель 32, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 30, и второй усилитель 35 промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом перемножителя 39, последовательно включенные третью приемную антенну 25, третий усилитель 28 высокой частоты, третий смеситель 33, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 30, третий усилитель 36 промежуточной частоты, третий перемножитель 40, второй вход которого соединен с выходом усилителя 34 промежуточной частоты, третий узкополосный фильтр 42, второй ключ 48, четвертый ключ 52, второй вход которого через четвертый пороговый блок 50 соединен с вторым выходом второго блока 44 корреляторов, и второй фазометр 54, выход которого соединен с вторым входом блока 55 регистрации, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина 29 первый перемножитель 37, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 30, и первый узкополосный фильтр 38, выход которого соединен с вторым входом первого 53 и второго 54 фазометров, к выходу первого усилителя 34 промежуточной частоты последовательно подключены первый блок 43 корреляторов, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 35 промежуточной частоты, и первый пороговый блок 45, выход которого соединен с вторым входом первого ключа 47, к выходу третьего усилителя 36 промежуточной частоты последовательно подключены второй блок 44 корреляторов, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, и второй пороговый блок 46, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 48, последовательно подключенные к выходу первого усилителя 34 промежуточной частоты пятый ключ 56, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового блока 49, шестой ключ 57, второй вход которого соединен с выходом первого порогового блока 45, четвертый перемножитель 58, второй вход которого соединен с выходом фильтра 61 нижних частот, четвертый узкополосный фильтр 60, пятый перемножитель 59, второй вход которого соединен с выходом ключа 57, и фильтр 61 нижних частот, выход которого соединен с третьим входом блока 55 регистрации.The receiver installed at the control point contains in series a
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
В положении, показанном на фиг.1, давление окружающей среды P2 на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление P1 на мембрану. Мембрана 9 находится в поджатом, мембрана 8 - в отжатом состоянии. Следовательно, рычаг 11 отжимает контакт 13 от источника 2 света и передатчика 20, а рычаг 10 поджимает контакт 12 к источнику 1 света и передатчику 19. Источник 1 света горит, источник 2 света не горит, передатчик 20 не работает, передатчик 19 включается.In the position shown in FIG. 1, the ambient pressure P 2 on the membrane 9 is greater than the atmospheric pressure P 1 on the membrane. The membrane 9 is in a preloaded position, the
При этом задающий генератор 62 формирует радиоимпульс (фиг.8, а)In this case, the
Ис(t)=Uc·Cos(ωct+φс), 0≤t≤τэ,Is (t) = Uc Cos (ωct + φс), 0≤t≤τэ,
где Uc, ωс, φс, τэ - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса, который поступает на вход многоотводной линии 63.i (I=1, 2, ..., n) и на (m+1)-ый вход сумматора 65 в многоотводной линии 63.i задержки, время задержки τзi между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса τэ (τзi=τэ, i=1, 2, ..., n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 64.j (j=1, 2, ..., m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии идентификационным кодом M (t) (фиг.8, б) человека, терпящего бедствие на воде. На выходе сумматора 65 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии 63.1 задержки и с выхода задающего генератора 62 (фиг.8, д)where Uc, ωс, φс, τэ - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of the radio pulse, which is fed to the input of the multi-tap line 63.i (I = 1, 2, ..., n) and to (m + 1) - the input of the
Ис′(t)=Uc·Cos[ωct+φk(t)+φс], 0≤t≤Тс,Is ′ (t) = Uc · Cos [ωct + φk (t) + φс], 0≤t≤Тс,
где φk(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.8, б), причем φk(t)=const при кτэ<t<(к+1) τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (к=1, 2, ..., n);where φk (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t) (Fig. 8, b), and φk (t) = const for kτe <t <( k + 1) τe and can change abruptly at t = kτe, i.e. at the boundaries between elementary premises (radio pulses) (k = 1, 2, ..., n);
τэ, n - длительность и количество элементарных посылок (радиоимпульсов), из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс=τэ·n).τe, n is the duration and number of elementary packages (radio pulses) of which the signal is composed of a duration of Tc (Tc = τe · n).
Каждый человек, терпящий бедствие на воде, имеет свой индивидуальный модулирующий код M(t), который содержит, например, фамилию, имя и отчество, принадлежность к стране, фирме, типу корабля и т.п.Each person in distress on the water has his own individual modulating code M (t), which contains, for example, last name, first name and patronymic, belonging to the country, company, type of ship, etc.
Данный ФМн-сигнал после усиления в усилителе 66 мощности излучается передающей антенной 21 в эфир (фиг.7).This QPSK signal after amplification in the
Если человек совершает поворот относительно горизонтальной оси на 180°, тогда наверху оказывается источник 2 света и передатчик 20 с передающей антенной 22.If a person makes a 180 ° rotation about the horizontal axis, then the
Давление среды на мембрану 8 становится больше, чем на мембрану 9, мембрана 8 поджимается, рычаг 10 размыкает контакт 12 с источником 1 света и передатчиком 19 с передающей антенной 21, цепь размыкается, источник 1 света гаснет, передатчик 19 выключается. Одновременно воздух из полости 15 перетекает через магистраль 14 в полость 16, мембрана 9 отжимается, рычаг 11 замыкает контакт 13 с источником 2 света и передатчиком 20 с передающей антенной 22. Источник 2 света загорается, а передатчик 20 излучает сложный ФМн-сигнал бедствия.The pressure of the medium on the
В ночное время и в хорошую погоду источник света может быть обнаружен визуально на значительном расстоянии. Однако в светлое время и в плохую погоду источник света обнаружить затруднительно.At night and in good weather, the light source can be detected visually at a considerable distance. However, in daylight and in bad weather, the light source is difficult to detect.
Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом ФМн-сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Тп и длительностью Тс на определенной частоте ωс, которая отводится именно для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации.Radio emission is weatherproof and provides distress signal transmission over long distances. In this case, the FMN distress signal (SOS) is emitted periodically with a certain period Tn and duration Tc at a certain frequency ωc, which is allocated specifically for transmitting a distress signal and is not involved in transmitting other information.
Приемник-пеленгатор размещается на пункте контроля, который может быть размещен на суше, на кораблях различного назначения, в том числе и на кораблях поиска и спасения, а также на летательных аппаратах (вертолетах, самолетах и космических аппаратах).The direction finding receiver is located at a control point that can be placed on land, on ships of various purposes, including search and rescue ships, as well as on aircraft (helicopters, airplanes and spacecraft).
Приемные антенны 23, 24 и 25, поднятые над поверхностью воды, например, с помощью летательного аппарата и расположенные в виде геометрического прямого угла (фиг.5), принимают сигнал бедствия:Receiving
где ±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала бедствия, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;where ± Δω is the instability of the carrier frequency of the distress signal due to the Doppler effect and other destabilizing factors;
φ1-φ3 - начальные фазы сигнала бедствия, принимаемого антеннами 23-25.φ1-φ3 are the initial phases of the distress signal received by antennas 23-25.
Указанные сигналы с выхода приемных антенн 23-25 через усилители 26-28 высокой частоты поступают на первые входы смесителей 31-33, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 29 и 30;These signals from the output of the receiving antennas 23-25 through the high-frequency amplifiers 26-28 are fed to the first inputs of the mixers 31-33, the second inputs of which are the voltage of the
частоты которых разнесены на удвоенное значение промежуточной частотыthe frequencies of which are spaced by a double value of the intermediate frequency
ωг2-ωг1=2ωпрωg2-ωg1 = 2ωpr
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ωсand are chosen symmetric with respect to the carrier frequency ωс
ωс-ωг1=ωг2-ωc=ωпр.ωс-ωг1 = ωг2-ωc = ωпр.
Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления корреляционной обработкой.This circumstance leads to a doubling of the number of additional receiving channels, but creates favorable conditions for their suppression by correlation processing.
На выходах смесителей 31-33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34-36 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:At the outputs of the mixers 31-33, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 34-36 are allocated voltage intermediate (differential) frequency:
где υпр1=1/2К1·υc·υг1wherein υpr1 = 1/2 K1 · υc · υg1
υпр2=1/2К1·υc·υг2υpr2 = 1/2 K1 · υc · υg2
К1 - коэффициент передачи смесителей;K1 is the transfer coefficient of the mixers;
ωпр=ωс-ωг1=ωг2-ωс - промежуточная частота;ωpr = ωc-ωg1 = ωg-ωc - intermediate frequency;
φпр1=φ1-φг1; φпр2=φг2-φ2; φпр3=φг2-φ3.φpr1 = φ1-φg1; φpr2 = φ2-φ2; φпр3 = φг2-φ3.
Напряжения Uг1(t) и Uг2(t) со вторых выходов гетеродинов 29 и 30 подаются на два входа перемножителя 37, на выходе которого образуется напряжениеThe voltages U1 (t) and U2 (t) from the second outputs of the
Uг(t)=υг·Cos[(ωг2-ωг1)t+φг=υг·Cos(2ωпрt+φг)],Uг (t) = υг · Cos [(ωг2-ωг1) t + φг = υг · Cos (2ωпрt + φг)],
где υг=1/2К2·υг1·υг2;wherein υg = 1/2 · K2 · υg1 υg2;
К2 - коэффициент передачи перемножителя;K2 - transmission coefficient of the multiplier;
φг=φг2-φг1,φg = φg2-φg1,
которое выделяется узкополосным фильтром 38.which is allocated by the narrow-
Напряжения Uпр1(t) и Uпр2(t), Uпр1(t) и Uпр3(t) с выходов усилителей 34, 35 и 36 подаются на входы перемножителей 39 и 40, на выходах которых образуются напряжения:The voltages Upr1 (t) and Upr2 (t), Upr1 (t) and Upr3 (t) from the outputs of the
где υ4=1/2К2·υпр1·υпр2;wherein υ4 = 1/2 · K2 · υpr1 υpr2;
υ5=1/2К2·υпр1·υпр3;υ5 = 1/2 · K2 · υpr1 υpr3;
d1, d2 - измерительные базы,d1, d2 - measuring bases,
X - длина волны,X is the wavelength
α, β - угловые координаты (азимут и угол места) источника излучения сигнала бедствия, которые выделяются узкополосными фильтрами 41 и 42 соответственно.α, β are the angular coordinates (azimuth and elevation angle) of the distress signal source, which are distinguished by narrow-
Напряжения Uпр1(t) и Uпр2(t), Uпр1(t) и Uпр3(t) с выходов усилителей 34-36 промежуточной частоты одновременно поступают на два входа блоков 43 и 44 корреляторов, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R1(τ) и R2(τ). Указанные напряжения поступают на входы пороговых блоков 45 и 46, где сравниваются с пороговым напряжением υпор1.Voltages Upr1 (t) and Upr2 (t), Upr1 (t) and Upr3 (t) from the outputs of amplifiers 34-36 of intermediate frequency simultaneously arrive at two inputs of
Так как канальные напряжения Uпр1(t) и Uпр2(t), Uпр1(t) и Uпр3(t) образуются одним и тем же ФМн-сигналом бедствия, принимаемым на несущей частоте ωс, то между ними существует сильная корреляционная связь. Корреляционная функция ФМн-сигналов обладает замечательным свойством - она имеет высокий уровень главного лепестка и сравнительно низкий уровень боковых лепестков. Выходные напряжения достигают максимального значения и превышают пороговый уровень υпор1 в пороговых блоках 45 и 46.Since the channel voltages Upr1 (t) and Upr2 (t), Upr1 (t) and Upr3 (t) are formed by the same FMN distress signal received at the carrier frequency ωc, there is a strong correlation between them. The correlation function of QPSK signals has a remarkable property - it has a high level of the main lobe and a relatively low level of side lobes. The output voltages reach their maximum value and exceed the threshold level υпор1 in the threshold blocks 45 and 46.
При превышении порогового напряжения υпор1 в пороговых блоках 45 и 46 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 47, 57 и 48, открывая их. В исходном состоянии ключи 47, 48, 51, 52, 56 и 57 всегда закрыты.When the threshold voltage υпор1 is exceeded, constant voltages are generated in the threshold blocks 45 and 46, which are supplied to the control inputs of the
На вторых выходах блоков 43 и 44 корреляторов формируются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R3(τ) и R4(τ). Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат αи и βи. И только при этих значениях в пороговых блоках 49 и 50 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 51, 52 и 56, открывая их.At the second outputs of the
При этом напряжения U4(t) и U5(t) с выходов узкополосных фильтров 41 и 42 через открытые ключи 47, 51 и 48, 52 поступают на первые входы фазометров 53 и 54, на вторые входы которых подается напряжение Uг(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Фазометры 53 и 54 измеряют фазовые сдвиги Δφ1 и Δφ2, которые регистрируются блоком 55 регистрации.In this case, the voltages U4 (t) and U5 (t) from the outputs of the narrow-
Зная высоту h полета летательного аппарата и измерив угловые координаты αи и βи, можно точно и однозначно определить координаты источника излучения ФМн-сигнала бедствия (человека, терпящего бедствие на воде) (фиг.6).Knowing the flight altitude h of the aircraft and measuring the angular coordinates αi and βi, it is possible to accurately and unambiguously determine the coordinates of the radiation source of the FMN distress signal (a person in distress on water) (Fig.6).
Одновременно напряжение Uпр1(t) (фиг.8, е) с выхода усилителя 34 промежуточной частоты через открытые ключи 56 и 57 поступает на первые входы перемножителей 58 и 59.At the same time, the voltage Upr1 (t) (Fig. 8, e) from the output of the
На второй вход перемножителя 59 с выхода узкополосного фильтра 60 поступает опорное напряжение (фиг.8, ж)The second input of the
Uo(t)=υo·Cos[(ωпр±Δω)t+φпр1], 0≤t≤ТсUo (t) = υo · Cos [(ωpr ± Δω) t + φpr1], 0≤t≤Ts
На выходе перемножителя 59 образуется суммарное напряжениеThe output of the
UΣ(t)=υΣ·Cosφk(t)+υΣ·Cos[2(ωпр±Δω)t+φk(t)+2φпр1],UΣ (t) = υΣ · Cosφk (t) + υΣ · Cos [2 (ωpr ± Δω) t + φk (t) + 2φpr1],
где υΣ=1/2K2·υпр1·υo.wherein υΣ = 1/2 υpr1 K2 · · υo.
Фильтром 61 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг.8, з)The low-
Uн(t)=υΣ·Cosφk(t),Un (t) = υΣ Cosφk (t),
пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.8, б), которое регистрируется блоком 55 регистрации.proportional to the modulating code M (t) (Fig. 8, b), which is registered by the
Одновременно напряжение Uн(t) с выхода фильтра 61 нижних частот поступает на второй вход перемножителя 58. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение Uo(t)=υ1·Cos[(ωпр±Δω)t+φпр1]+υ1·Cos[(ωпр±Δω)t+2φk(t)+φпр1]=2υ1·Cos[(ωпр±Δω)t+φпр1]=υo·Cos[(ωпр±Δω)t+φпр1],At the same time, the voltage Un (t) from the output of the low-
где υo=2υ1,where υo = 2υ1,
которое выделяется узкополосным фильтром 60, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй вход перемножителя 59.which is allocated by the narrow-
Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема полезного ФМн-сигнала бедствия по основному каналу на частоте ωс.The operation of the receiver described above corresponds to the case of receiving a useful FMN distress signal on the main channel at a frequency ωc.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ωз1 или по второму зеркальному каналу на частоте ωз2, то на первых выходах блоков 43 и 44 корреляторов напряжения отсутствуют. Ключи 47, 48 и 57 не открываются и указанные ложные сигналы (помехи) подавляются.If a false signal (interference) is received through the first mirror channel at a frequency ωz1 or through a second mirror channel at a frequency ωz2, then there are no voltage correlators at the first outputs of
По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ωк1, или по второму комбинационному каналу на частоте ωк2, или по любому другому дополнительному каналу.For a similar reason, false signals (interference) received on the first combination channel at the frequency ωk1, or on the second combination channel at the frequency ωk2, or through any other additional channel, are also suppressed.
Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому и второму зеркальным каналам на частотах ωз1 и ωз2, то на первых выходах блоков 43 и 44 корреляторов образуются напряжения. Однако ключи 47, 48 и 57 в этом случае не открываются. Это объясняется тем, что канальные напряжения образуются разными ложными сигналами (помехами), принимаемыми на разных частотах ωз1 и ωз2. Поэтому между канальными напряжениями существует слабая корреляционная связь. Выходные напряжения блоков 43 и 44 корреляторов не достигают максимального значения и не превышают порогового напряжения υпор1 в пороговых блоках 45 и 46. Ключи 47, 48 и 57 не открываются и указанные ложные сигналы (помехи) подавляются.If false signals (interference) are simultaneously received through the first and second mirror channels at frequencies ωz1 and ωz2, then voltages are generated at the first outputs of
По аналогичной причине подавляются и все другие ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по двум или более другим дополнительным каналам.For a similar reason, all other false signals (interference) simultaneously received on two or more other additional channels are suppressed.
Приемник инвариантен к нестабильности несущей частоты и виду модуляции принимаемых сигналов, так как пеленгация источника излучения ФМн-сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте, равной разности частот ωг2-ωг1=2ωпр гетеродинов 29 и 30.The receiver is invariant to the instability of the carrier frequency and the type of modulation of the received signals, since the direction finding of the radiation source of the FMN distress signal is carried out at a stable frequency equal to the frequency difference ωg2-ωg1 = 2ωpr of
Для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, используется корреляционная обработка принимаемых сигналов бедствия. За счет корреляционной обработки принимаемых сигналов бедствия устраняется и неоднозначность фазовых измерений.To suppress false signals (interference) received via additional channels, correlation processing of received distress signals is used. Due to the correlation processing of received distress signals, the ambiguity of phase measurements is also eliminated.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности обнаружения человека, терпящего бедствие на воде. Это достигается за счет индивидуальной идентификации каждого человека, терпящего бедствие на воде, и использования сложных ФМн-сигналов.Thus, the proposed system in comparison with the prototype provides an increase in the reliability of detection of a person in distress on the water. This is achieved through the individual identification of each person in distress on the water, and the use of complex PSK signals.
Указанные сигналы открывают новые возможности в технике передачи тревожных сообщений. Они позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Принципиально можно отказаться от традиционного метода разделения рабочих частот используемого диапазона между работающими передатчиками, которыми снабжены спасательные жилеты, и селекцией их на пункте контроля с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждого передатчика во всем диапазоне частот сложными сигналами с фазовой манипуляцией с выделением приемником сигнала необходимого передатчика посредством его структурной селекции.These signals open up new possibilities in the technology of transmitting alarm messages. They allow you to apply a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals. Fundamentally, you can abandon the traditional method of dividing the operating frequencies of the used range between the working transmitters, which are equipped with life jackets, and their selection at the control point using frequency filters. It can be replaced by a new method based on the simultaneous operation of each transmitter in the entire frequency range with complex signals with phase manipulation with the selection by the receiver of the signal of the necessary transmitter through its structural selection.
К числу других проблем, от решения которых в значительной мере зависит дальнейший прогресс средств радиосвязи, следует отнести проблему установления надежной связи между человеком, терпящим бедствие на воде, и пунктом контроля при наличии многолучевого характера распространения радиоволн. Наличие многолучевого характера распространения радиоволн приводит к искажению принимаемых сигналов, что затрудняет прием и снижает достоверность передачи тревожных сообщений.Among other problems, the solution of which largely determines the further progress of radio communications, should include the problem of establishing a reliable connection between a person in distress on the water and a control point if there is a multipath nature of the propagation of radio waves. 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 alarm messages.
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.
Сигналы с фазовой манипуляцией благодаря своим хорошим корреляционным свойствам могут быть "свернуты" в узкие импульсы, длительность которых 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, signals with phase shift keying can be “folded” into narrow pulses whose duration is inversely proportional to the used bandwidth. Choosing such 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 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 замаскирован 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 of this, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиооптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimally or at least quasi-optimally process complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.
Опорное напряжение, необходимое для выделения модулирующего кода из принимаемого ФМн-сигнала, формируется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала промежуточной частоты. Для этого используется универсальный демодулятор ФМн-сигналов, состоящий из перемножителей 58 и 59, узкополосного фильтра 60 и фильтра 61 нижних частот. Предлагаемый демодулятор свободен от явления «обработной работы», присущей известным устройствам Пистолькорса А.А., Сифорева В.И., Травина Г.А. и Костаса Д.Ф.The reference voltage necessary to extract the modulating code from the received PSK signal is generated directly from the received PSK signal of intermediate frequency. For this, a universal demodulator of QPSK signals is used, consisting of
Тем самым функциональные возможности системы расширены.Thus, the functionality of the system is expanded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140524/11A RU2299832C1 (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Man-overboard detection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005140524/11A RU2299832C1 (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Man-overboard detection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299832C1 true RU2299832C1 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005140524/11A RU2299832C1 (en) | 2005-12-20 | 2005-12-20 | Man-overboard detection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299832C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444461C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | System for detecting and locating person in distress on water |
RU2448017C1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | System for detecting person in distress in water |
-
2005
- 2005-12-20 RU RU2005140524/11A patent/RU2299832C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448017C1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | System for detecting person in distress in water |
RU2444461C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | System for detecting and locating person in distress on water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6483461B1 (en) | Apparatus and method for locating objects in a three-dimensional space | |
US20060017614A1 (en) | System and method for position determination by impulse radio | |
RU2418714C2 (en) | System for detecting person suffering distress on water | |
RU2389054C1 (en) | Method for collation of time scales and device for its implementation | |
RU2299832C1 (en) | Man-overboard detection system | |
RU2355599C1 (en) | Human detection system for maritime distresses | |
RU2301437C1 (en) | Mode of comparison of time scale | |
RU2448017C1 (en) | System for detecting person in distress in water | |
RU2240950C1 (en) | Device for searching for man in distress | |
RU2658123C1 (en) | System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas | |
Navrátil et al. | Exploiting terrestrial positioning signals to enable a low-cost passive radar | |
RU2521456C1 (en) | System for detecting and locating human suffering distress in water | |
RU2254262C1 (en) | System for detection and location of position of man-in-distress in water | |
RU2372245C2 (en) | System for detection of person suffering distress on water | |
RU2363614C1 (en) | System to detect person in marine disaster | |
RU2731669C1 (en) | System for detecting and locating a person in distress on water | |
RU2193990C2 (en) | System for finding marine disaster | |
RU2381138C2 (en) | System for detection of human being suffering distress on water | |
RU2681671C1 (en) | Computer system for remote control of navigation complexes for arctic automated environmental monitoring | |
RU2629000C1 (en) | Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident | |
RU2444461C1 (en) | System for detecting and locating person in distress on water | |
RU2715845C9 (en) | Ice and environment monitoring system | |
RU2723443C1 (en) | Satellite system for determining location of ships and aircrafts that have suffered accident | |
RU2723928C1 (en) | Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions | |
RU2226479C2 (en) | System for detection and determination of position of man in distress |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071221 |