RU2426145C2 - Method of detecting objects in distress - Google Patents
Method of detecting objects in distress Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426145C2 RU2426145C2 RU2009137416/09A RU2009137416A RU2426145C2 RU 2426145 C2 RU2426145 C2 RU 2426145C2 RU 2009137416/09 A RU2009137416/09 A RU 2009137416/09A RU 2009137416 A RU2009137416 A RU 2009137416A RU 2426145 C2 RU2426145 C2 RU 2426145C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- measuring
- signal
- transponder
- shift keying
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к радиолокационной технике и может найти применение в горноспасательных работах для дистанционного обнаружения жертв аварий, поиска заблудившихся и потерявшихся в лесу, терпящих бедствие в морских условиях рыбаков, особенно в условиях плохой видимости, для поиска туристов, геологов, а также для дистанционного обнаружения пострадавших при чрезвычайных и иных обстоятельствах (несчастные случаи, боевые действия, катастрофы, стихийные бедствия, природные катаклизмы и т.п.).The proposed method relates to radar technology and can be used in mountain rescue operations for remote detection of accident victims, search for fishermen lost and lost in the forest, distressed in marine conditions, especially in conditions of poor visibility, to search for tourists, geologists, and also for remote detection injured in emergency and other circumstances (accidents, military operations, disasters, natural disasters, natural disasters, etc.).
Известны способы обнаружения терпящих бедствие (авт. свид. СССР №№988655, 1348256, 1505840, 1588840, 1615054, 1664653, 1832237; патенты РФ №№2000995, 2009956, 2038259, 2043259, 2051956, 2206902, 2346290; патенты США №№3621501, 4646090, 4889511; патент Великобритании №1145051; патент ФРГ №2555505 и др.).Known methods for detecting those in distress (ed. Certificate of the USSR No. 988655, 1348256, 1505840, 1588840, 1615054, 1664653, 1832237; RF patents No. 2000995, 2009956, 2038259, 2043259, 2051956, 2206902, 2346290; US patents No. 36621501; , 4646090, 4889511; UK patent No. 1145051; Germany patent No. 2555505 and others).
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ обнаружения терпящих бедствие» (патент РФ №2346290, G01S 7/292, 2007), который и выбран в качестве прототипа.Of the known methods, the closest to the proposed one is the "Method for the detection of those in distress" (RF patent No. 2346290, G01S 7/292, 2007), which is selected as a prototype.
Известный способ реализуется приемоответчиком и сканирующим устройством, состоящим из передатчика и приемника. Принцип действия приемоответчика основан на акустической обработке сложных сигналов с фазовой манипуляцией с помощью встречно-штыревого преобразователя поверхностных акустических волн (ПАВ).The known method is implemented by a transponder and a scanning device consisting of a transmitter and a receiver. The principle of transponder operation is based on the acoustic processing of complex signals with phase shift keying using an interdigital transducer of surface acoustic waves (SAW).
Приемник сканирующего устройства содержит пять приемных антенн, которые располагаются в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещают приемную антенну измерительного канала, общую для четырех пеленгационных каналов, расположенных в азимутальной и угломестной плоскостях, по два на каждую плоскость.The receiver of the scanning device contains five receiving antennas, which are located in the form of a geometric right angle, at the top of which is placed the receiving antenna of the measuring channel, common to four direction finding channels located in the azimuthal and elevation planes, two on each plane.
Однако известный способ обеспечивает определение только угловых координат α и β приемоответчика и не позволяет определить его местоположение.However, the known method provides the determination of only the angular coordinates α and β of the transponder and does not allow to determine its location.
Кроме того, в известном способе для выделения идентификационного номера запеленгованного приемоответчика используют синхронное детектирование принимаемого ФМн-сигнала на промежуточной частоте ωпр. При этом опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования ФМн-сигнала, выделяют непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала. Для этого фазу принимаемого ФМн-сигнала на промежуточной частоте умножают и делят на два, устраняя тем самым фазовую манипуляцию. Начальная фаза полученного таким образом опорного напряжения может иметь два значения: φпрφпр+180°, что приводит к возникновению явления «обратной работы» и снижению достоверности выделения идентификационного номера запеленгованного приемоответчика. Это легко можно показать аналитически.In addition, in the known method for identifying the identification number of the direction-finding transponder, synchronous detection of the received FMN signal at an intermediate frequency ω pr is used . In this case, the reference voltage necessary for synchronous detection of the PSK signal is isolated directly from the received PSK signal. For this, the phase of the received QPSK signal at the intermediate frequency is multiplied and divided by two, thereby eliminating phase manipulation. The initial phase of the reference voltage obtained in this way can have two values: φ pr φ φ pr + 180 °, which leads to the occurrence of the phenomenon of “reverse operation” and a decrease in the reliability of identifying the identification number of the direction-finding transponder. This can easily be shown analytically.
Если в гармоническом напряжении u8(t) добавить фазовый угол 2π, что не изменяет исходного гармонического напряженияIf in the harmonic voltage u 8 (t) add the phase angle 2π, which does not change the initial harmonic voltage
u8(t)=Uпр·cos[2(ωпр±Δω)t+2φпр+2π], 8 u (t) = U pr · cos [2 (ω ave ± Δω) t + 2φ pr + 2π],
то на выходе делителя фазы на два образуется следующее гармоническое напряжениеthen at the output of the phase divider into two the following harmonic voltage is formed
u9(t)=Uпр·cos[(ωпр±Δω)t+φпр+π],u 9 (t) = U CR · cos [(ω CR ± Δω) t + φ CR + π],
которое выделяется узкополосным фильтром, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход фазового детектора.which is allocated by a narrow-band filter, is used as a reference voltage and is fed to the second (reference) input of the phase detector.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем определения местоположения приемоответчика и повышение достоверности выделения идентификационного номера приемоответчика путем устранения явления «обратной работы».An object of the invention is to expand the functionality of the method by determining the location of the transponder and increasing the reliability of the allocation of the identification number of the transponder by eliminating the phenomenon of “reverse operation”.
Поставленная задача решается тем, что способ обнаружения терпящих бедствие, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в излучении сигнала, приеме переизлученного приемоответчиком, размещенным на терпящем бедствие, сигнала в заданной полосе приема Δfпр с последующим его обнаружением, при этом в качестве запросного сигнала, излучаемого передатчиком сканирующего устройства, используют широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией, а в качестве приемоответчика используют линию задержки на поверхностных акустических волнах и интегрированную с ней приемопередающую антенну, принимаемый приемником сканирующего устройства, содержащим измерительный и четыре пеленгационных канала, широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией преобразуют по частоте в измерительном канале, умножают его по фазе на два, измеряют ширину спектра преобразованного по частоте широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией и его второй гармоникой, сравнивают их между собой и по результатам сравнения разрешают дальнейшую обработку преобразованного по частоте широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, перемножают его с принимаемыми в четырех пеленгационных каналах широкополосными сигналами с фазовой манипуляцией, выделяют гармонические сигналы на частоте гетеродина, измеряют между ними и напряжением гетеродина фазовые сдвигиThe problem is solved in that a method for detecting a person in distress, consisting, in accordance with the closest analogue, in emitting a signal, receiving a signal re-emitted by a transponder located in a distress, in a given reception band Δf pr and then detecting it, while as a request signal radiated by the transmitter of the scanning device, use a broadband signal with phase shift keying, and as a transponder use a delay line on surface acoustic waves and the transceiving antenna tegrated with it, received by the scanning device receiver, containing the measuring and four direction-finding channels, the phase-shift broadband signal is converted in frequency in the measuring channel, multiplied by phase by two, the spectrum width of the frequency-converted phase-shifted signal with phase shift and its phase is measured the second harmonic, compare them with each other and according to the results of the comparison allow further processing of the frequency-converted broadband signal with f basic manipulation, multiply it with broadband phase-shifted signals received in four direction-finding channels, produce harmonic signals at the local oscillator frequency, measure the phase shifts between them and the local oscillator voltage
где d1, d2, d3, d4 - измерительные базы;where d 1 , d 2 , d 3 , d 4 - measuring base;
λ - длина волны;λ is the wavelength;
α, β - азимут и угол места,α, β - azimuth and elevation angle,
приемные антенны измерительного и пеленгационных каналов размещают в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещают антенну измерительного канала, в каждой плоскости формируют две измерительные базы d1 и d2, d3 и d4, определяют разности разностей фаз:receiving antennas of the measuring and direction finding channels are placed in the form of a geometric right angle, at the top of which the antenna of the measuring channel is placed, two measuring bases d 1 and d 2 , d 3 and d 4 are formed in each plane, the differences of phase differences are determined:
Δφp1=Δφ2-Δφ1, Δφp2=Δφ4-Δφ3,Δφ p1 = Δφ 2 -Δφ 1 , Δφ p2 = Δφ 4 -Δφ 3 ,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которыхequivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d5=d2-d1, d6=d4-d3,d 5 = d 2 -d 1 , d 6 = d 4 -d 3 ,
формируют с использованием разности разностей фаз грубые, но однозначные шкалы отсчета углов α и β, соответствующие малым измерительным базам 6.5 и de, определяют сумму разностей фаз:form using coarse, but unambiguous scales of reference angles α and β, corresponding to small measuring bases 6.5 and de, using the difference of phase differences, determine the sum of the phase differences:
ΔφΣ1=Δφ1-Δφ2, ΔφΣ2=Δφ3-Δφ4,Δφ Σ1 = Δφ 1 -Δφ 2 , Δφ Σ2 = Δφ 3 -Δφ 4 ,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которыхequivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d7=d1+d2, d8=d3+d4,d 7 = d 1 + d 2 , d 8 = d 3 + d 4 ,
формируют с использованием суммы разностей фаз точные, но неоднозначные шкалы отсчета углов α и β, соответствующие большим измерительным базам d7 и d8, отличается от ближайшего аналога тем, что переизлученный широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией, задержанный на время τз и принятый четвертым пеленгационным каналом, перемножают с запросным широкополосным сигналом с фазовой манипуляцией, пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), поддерживают ее на максимальном значении, изменяют время задержки τ блока регулируемой задержки так, чтобы выполнялось равенство τ=τз, что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ), определяют дальность до приемоответчика, размещенного на терпящем бедствиеform using the sum of the phase differences accurate, but ambiguous reference scales of the angles α and β, corresponding to the large measuring bases d 7 and d 8 , differs from the closest analogue in that the re-emitted broadband signal with phase shift keying, delayed by time t s and received by the fourth direction finding channel, multiplied with the interrogation broadband signal with phase shift keying, passed through the adjustable delay unit, a low-frequency voltage is proportional to the correlation function R (τ), support e at the maximum value, changing the time delay τ adjustable delay unit so as to satisfy the equation τ = τ s, which corresponds to the maximum value of the correlation function R (τ), determines the range to the transponder disposed on distress
, ,
где C - скорость распространения радиоволн,where C is the propagation velocity of radio waves,
регистрируют ее, по измеренным значениям азимута α, угла места β и дальности R определяют местоположение приемоответчика, запросный широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией, пропущенный через блок регулируемой задержки, используют в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования переизлученного широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, задержанного на время τз/2 и принятого четвертым пеленгационным каналом, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное идентификационному номеру приемоответчика, и регистрируют его.register it, using the measured values of azimuth α, elevation angle β and range R determine the location of the transponder, the interrogated broadband signal with phase shift keying, passed through the adjustable delay unit, is used as a reference voltage for the synchronous detection of the reradiated broadband signal with phase shift keying, delayed for a while τ s / 2 and received DF fourth channel, allocate a low-frequency voltage proportional to the transponder identification number, and D istriruyut it.
Структурная схема передатчика и приемника сканирующего устройства представлена на фиг.1. Структурная схема приемоответчика, размещенного на терпящем бедствие, изображена на фиг.2. Взаимное расположение приемных антенн показано на фиг.3.The block diagram of the transmitter and receiver of the scanning device is presented in figure 1. A block diagram of a transponder located in distress is depicted in FIG. The relative position of the receiving antennas is shown in Fig.3.
Передатчик сканирующего устройства содержит последовательно включенные задающий генератор 1, фазовый манипулятор 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 2 модулирующего кода, усилитель 4 мощности и передающую антенну 5.The transmitter of the scanning device contains a serially connected
Приемник сканирующего устройства содержит измерительный и четыре пеленгационных канала.The receiver of the scanning device contains a measuring and four direction finding channels.
Измерительный канал содержит последовательно включенные приемную антенну 12, усилитель 17 высокой частоты, смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 22, усилитель 24 промежуточной частоты, удвоитель 26 фазы, второй анализатор 27 спектра, блок 28 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 25 спектра соединен с выходом усилителя 24 промежуточной частоты, и ключ 29, второй вход которого соединен с выходом усилителя 24 промежуточной частоты.The measuring channel contains a
Каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны 13 (14, 15, 16), усилителя 18 (19, 20, 21) высокой частоты, перемножителя 33 (34, 35, 36), второй вход которого соединен с выходом ключа 29, узкополосного фильтра 37 (38, 39, 40) и фазометра 41 (42, 43, 44), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 22. Выходы фазометров 41 и 42 (43 и 44) через вычитатель 45 (46) и сумматор 47 (48) подключены к соответствующим входам блока 49 регистрации.Each direction-finding channel consists of a series-connected receiving antenna 13 (14, 15, 16), a high-frequency amplifier 18 (19, 20, 21), a multiplier 33 (34, 35, 36), the second input of which is connected to the output of a narrow-
Сканирующее устройство, кроме того, содержит последовательно подключенные к выходу фазового манипулятора 3 блок 50 регулируемой задержки, перемножитель 31, второй вход которого соединен с выходом усилителя 21 высокой частоты четвертого пеленгационного канала, фильтр 51 нижних частот, экстремальный регулятор 52, блок 50 регулируемой задержки и индикатор 53 дальности, выход которого соединен с пятым входом блока 49 регистрации. Выходы усилителя 21 высокой частоты и блока 50 регулируемой задержки через фазовый детектор 32 подключены к шестому входу блока 49 регистрации.The scanning device further comprises a
Приемоответчик представляет собой встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн (ПАВ), который содержит две гребенчатые системы электродов 8, шины 9 и 10, которые соединяют электроды каждой из гребенок между собой. Шины, в свою очередь, связаны с микрополосковой антенной 7. Электроды 8, шины 9, 10, отражатели 11 и микрополосковая антенна 7 нанесены на поверхность пьезокристалла 6.The transponder is an interdigital transducer of surface acoustic waves (SAW), which contains two comb systems of
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
Все люди, связанные с определенным риском, снабжаются пассивными приемоответчиками, которые могут быть выполнены в виде брелков, колец или медальонов.All people associated with a certain risk are equipped with passive transponders, which can be made in the form of key chains, rings or medallions.
Передатчик сканирующего устройства формирует сигнал запроса. С этой целью задающий генератор 1 формирует высокочастотное колебаниеThe transmitter of the scanning device generates a request signal. To this end, the
uc(t)=Uc·cos(ωсt+φc), 0≤t>Tc,u c (t) = U c cos (ω with t + φ c ), 0≤t> T c ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 3, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 2 модулирующего кода. На выходе фазового манипулятора 3 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигналwhich is fed to the first input of the
u1(t)=Uc·cos[ωсt+φk1(t)+φc), 0≤t>Tc,u 1 (t) = U c cos [ω with t + φ k1 (t) + φ c ), 0≤t> T c ,
где φk1(t)={0,π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t); который после усиления в усилителе 4 мощности излучается передающей антенной 5 в эфир, улавливается микрополосковой антенной 7 приемоответчика. Затем ФМн-сигнал u1(t) преобразуется в акустическую волну, которая распространяется по поверхности пьезокристалла 6, отражается от отражателей 11 и опять преобразуется в электромагнитный сигнал с фазовой манипуляциейwhere φ k1 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t); which, after amplification in the
u2(t)=U2·cos[ωсt+φk1(t)+φk2(t)+φc], 0≤t>Tc,u 2 (t) = U 2 · cos [ω with t + φ k1 (t) + φ k2 (t) + φ c ], 0≤t> T c ,
где φk2(t)={0,π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с топологией встречно-штыревого преобразователя, имеет индивидуальный характер и содержит всю необходимую уникальную информацию о владельце приемоответчика, например фамилия, имя, отчество, год рождения и т.п.where φ k2 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the topology of the interdigital transducer, has an individual character and contains all the necessary unique information about the owner of the transponder, for example, last name, first name, middle name, year of birth, etc.
Сформированный ФМн-сигнал u2(t) излучается микрополосковой антенной 7 в эфир и улавливается приемными антеннами 12÷16:The generated PSK signal u 2 (t) is radiated by the
u3(t)=U3·cos[(ωс±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ1],u 3 (t) = U 3 · cos [(ω s ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 1 ],
u4(t)=U4·cos[(ωс±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ2],u 4 (t) = U 4 · cos [(ω s ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 2 ],
u5(t)=U5·cos[(ωс±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ3],u 5 (t) = U 5 · cos [(ω s ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 3 ],
u6(t)=U6·cos[(ωс±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ4],u 6 (t) = U 6 · cos [(ω s ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 4 ],
u7(t)=U7·cos[(ωс±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ5],u 7 (t) = U 7 · cos [(ω s ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 5 ],
где ±Δω - нестабильность несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера;where ± Δω is the instability of the carrier frequency caused by various destabilizing factors, including the Doppler effect;
τз - время распространения сигнала от сканирующего устройства до приемоответчика и обратно.τ s - the propagation time of the signal from the scanning device to the transponder and vice versa.
Причем приемные антенны 12÷16 располагаются в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещают приемную антенну 12 измерительного канала, общую для приемных антенн четырех пеленгационных каналов, расположенных в азимутальной и угломестной плоскостях, по две на каждую плоскость.Moreover, the receiving
Сканирующее устройство может быть установлено на транспортном средстве, вертолете, самолете или космическом аппарате, а также может переноситься спасателем МЧС.The scanning device can be installed on a vehicle, helicopter, plane or spacecraft, and can also be carried by the rescuer of the Ministry of Emergencies.
Напряжение uз(t) с выхода приемной антенны 12 через усилитель 17 высокой частоты поступает на вход смесителя 23, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 22The voltage u s (t) from the output of the receiving
uг(t)=Uг·cosωгt+ωг.u g (t) = U g cosω g t + ω g .
На выходе смесителя 23 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 24 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частотыAt the output of the
Uпp(t)=Uпр·cos[(ωпр±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φпр],U pp (t) = U pr · cos [(ω pr ± Δω) (t-τ z ) + φ k1 (t-τ z ) + φ k2 (t-τ z / 2 ) + φ pr ],
где ;Where ;
ωпр=ωc-ωг - промежуточная частота;ω CR = ω c -ω g is the intermediate frequency;
φпр=φс-φг,φ CR = φ s -φ g ,
которое поступает на вход удвоителя 26 фазы, на выходе которого образуется гармоническое напряжениеwhich is fed to the input of the
u8(t)=Uпр·cos[2(ωпр±Δω)(t-τз)+2φпр], 0≤t>Tc, 8 u (t) = U pr · cos [2 (ω ave ± Δω) (t-τ s) + 2φ etc.], 0≤t> T c,
в котором фазовая манипуляция уже отсутствует, так как 2φk1(t-τз)={0,2π} и 2φk2(t-τз/2)={0,2π}.in which phase manipulation is already absent, since 2φ k1 (t-τ s ) = {0.2π} and 2φ k2 (t-τ s / 2 ) = {0.2π}.
Ширина спектра Δfc широкополосного ФМн-сигнала определяется длительностью τз его элементарных посылокWidth Δf c broadband spectrum PSK signal determined by the duration τ of its chip
. .
Тогда как ширина спектра его второй гармоники Δf2 определяется длительностью сигнала Tc Whereas the width of the spectrum of its second harmonic Δf 2 is determined by the signal duration T c
, ,
где Tc=N·τэ - длительность сигнала;where T c = N · τ e is the signal duration;
τэ и N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc.τ e and N - the duration and number of chips that make up the signal of duration T c .
Следовательно, при умножении фазы на два широкополосного ФМн-сигнала его ширина спектра сворачивается в N разTherefore, when the phase is multiplied by two broadband QPSK signals, its spectrum width collapses N times
Это обстоятельство позволяет обнаружить и отселектировать широкополосный ФМн-сигнал среди других сигналов и помех.This circumstance makes it possible to detect and select a broadband QPSK signal among other signals and interference.
Ширина спектра Δfc широкополосного ФМн-сигнала измеряется с помощью анализатора 25 спектра, а ширина спектра Δf2 его второй гармоники измеряется с помощью анализатора 27 спектра.The width of the spectrum Δf c of the broadband QPSK signal is measured using the
Напряжения U0 и U2, пропорциональные Δfc и Δf2 соответственно, с выходов анализаторов 25 и 27 спектра поступают на два входа блока 28 сравнения.Voltages U 0 and U 2 proportional to Δf c and Δf 2, respectively, from the outputs of the
Если на два входа блока 28 сравнения поступают приблизительно одинаковые по интенсивности напряжения, то на его выходе напряжение отсутствует. Если на два входа блока 28 сравнения поступают разные по интенсивности напряжения, то на его выходе появляется постоянное напряжение.If two inputs of the
Так как U0>>U2, то на выходе блока 28 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 29, открывая его. В исходном состоянии ключ 29 всегда закрыт.Since U 0 >> U 2 , then at the output of the
Напряжение uпр(t) с выхода усилителя 24 промежуточной частоты через открытый ключ 29 подается на вторые входы перемножителей 33÷36, на первые входы которых поступают принимаемые ФМн-сигналы u4(t)÷u7(t) с выходов усилителей 18÷21 высокой частоты. На выходе перемножителей 33÷36 образуются следующие гармонические колебания:The voltage u pr (t) from the output of the
u10(t)=U10·cos(ωгt+φг+Δφ1);u 10 (t) = U 10 cos (ω g t + φ g + Δφ 1 );
u11(t)=U11·cos(ωгt+φг+Δφ2);u 11 (t) = U 11 cos (ω g t + φ g + Δφ 2 );
u12(t)=U12·cos(ωгt+φг+Δφ3);u 12 (t) = U 12 cos (ω g t + φ g + Δφ 3 );
u13(t)=U13·cos(ωгt+φг+Δφ4),u 13 (t) = U 13 cos (ω g t + φ g + Δφ 4 ),
где Where
d1, d2, d3, d4 - измерительные базы (фиг.3),d 1 , d 2 , d 3 , d 4 - measuring base (figure 3),
α, β - угловые координаты потерпевшего бедствие (азимут и угол места), которые выделяются узкополосными фильтрами 37-40 и поступают на первые входы фазометров 41-44, на вторые входы которых подается напряжение uг(t) гетеродина 22. Фазометры 41-44 измеряют фазовые сдвиги Δφ1÷Δφ4 соответственно.α, β are the angular coordinates of the victim (azimuth and elevation angle), which are distinguished by narrow-band filters 37-40 and fed to the first inputs of phase meters 41-44, the second inputs of which are supplied with voltage u g (t) of
Однако в ряде случаев, особенно на борту летательного аппарата, при больших диапазонах однозначного измерения углов α и β грубые базы d1 и d3 могут быть столь малы, что на них физически невозможно разместить две антенны. В таких случаях возможно образование грубых баз косвенным методом.However, in some cases, especially on board an aircraft, with large ranges of unambiguous measurement of the angles α and β, the rough bases d 1 and d 3 can be so small that it is physically impossible to place two antennas on them. In such cases, the formation of rough bases is possible by an indirect method.
Измеренные сдвиги фаз Δφ1 и Δφ2, Δφ3 и Δφ4 с выходов фазометров 41 и 42, 43 и 44 поступают на два входа вычитателя 45 (46) и сумматора 47 (48).The measured phase shifts Δφ 1 and Δφ 2 , Δφ 3 and Δφ 4 from the outputs of the
На выходах вычитателей 45 и 46 формируются разности разностей фаз:At the outputs of the
Δφp1=Δφ2-Δφ1, Δφp2=Δφ4-Δφ3,Δφ p1 = Δφ 2 -Δφ 1 , Δφ p2 = Δφ 4 -Δφ 3 ,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которыхequivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d5=d2-d1, d6=d4-d3.d 5 = d 2 -d 1 , d 6 = d 4 -d 3 .
Таким образом, выбирая разность фаз d5 и d6 достаточно малыми, можно обеспечить формирование грубых, но однозначных шкал отсчетов азимута α и угла места β.Thus, choosing the phase difference d 5 and d 6 small enough, it is possible to ensure the formation of coarse, but unequivocal scales of readings of the azimuth α and elevation angle β.
На выходах сумматоров 47 и 48 формируются суммы разностей фазAt the outputs of the
ΔφΣ1=Δφ1-Δφ2, ΔφΣ2=Δφ3-Δφ4,Δφ Σ1 = Δφ 1 -Δφ 2 , Δφ Σ2 = Δφ 3 -Δφ 4 ,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которыхequivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d7=d1+d2, d8=d3+d4,d 7 = d 1 + d 2 , d 8 = d 3 + d 4 ,
Так формируются точные, но неоднозначные шкалы отсчетов азимута α и угла места β.This is how accurate but ambiguous scales of azimuth α and elevation angle β are formed.
Между сформированными измерительными базами устанавливаются следующие неравенства:The following inequalities are established between the formed measuring bases:
, . , .
Напряжение u7(t) с выхода усилителя 21 высокой частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 31, на второй вход которого подается широкополосный ФМн-сигнал u1(t) с выхода фазового манипулятора 3 через блок 50 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 31 напряжение пропускается через фильтр 51 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ). Экстремальный регулятор 52, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 51 нижних частот, воздействует на блок 50 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной τ3 (τ=τ3), что соответствует максимальному значению R(τ). Индикатор 53 дальности, связанный с блоком 50 регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности до приемоответчикаThe voltage u 7 (t) from the output of the high-
, ,
где C - скорость распространения радиоволн.where C is the propagation velocity of radio waves.
Следовательно, задача измерения дальности R сводится к измерению временной задержки τз ретранслированного ФМн-сигнала относительно запросного (зондирующего). Это осуществляется с помощью коррелятора 30, состоящего из перемножителя 31, блока 50 регулируемой задержки, фильтра 51 нижних частот и экстремального регулятора 52.Therefore, the task of measuring the range R is reduced to measuring the time delay τ s of the relayed PSK signal relative to the interrogation (probing) one. This is done using a
Одновременно напряжениеSimultaneously voltage
u7(t)=U7·cos[(ωc±Δω)(t-τз)+φk1(t-τз)+φk2(t-τз/2)+φ5]u 7 (t) = U 7 · cos [(ω c ± Δω) (t-τ s ) + φ k1 (t-τ s ) + φ k2 (t-τ s / 2 ) + φ 5 ]
с выхода усилителя 21 высокой частоты поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 32, на второй (опорный) вход которого подается напряжениеfrom the output of the high-
u9(t)=Uc·cos[ωc(t-τз)+φk1(t-τ3)+φc]u 9 (t) = U c · cos [ω c (t-τ з ) + φ k1 (t-τ 3 ) + φ c ]
с первого выхода блока 50 регулируемой задержки. В результате синхронного детектирования широкополосного ФМн-сигнала u7(t) на выходе фазового детектора 32 выделяется низкочастотное напряжениеfrom the first output of the
uн(t)=Uн·cosφk2(t-τз/2), 0≤t≤Tc,u n (t) = U n · cosφ k2 (t-τ s / 2 ), 0≤t≤T c ,
где ,Where ,
пропорциональное идентификационному номеру приемоответчика, размещенного на терпящем бедствие. Это напряжение фиксируется блоком 49 регистрации.proportional to the identification number of the transponder located in distress. This voltage is detected by the
С точки зрения обнаружения широкополосные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, broadband QPSK signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность указанных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого широкополосный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскирован шумами и помехами. Причем энергия широкополосного 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 or spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, the broadband QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of the broadband 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 широкополосных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменения значений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку широкополосных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемного устройства.The structural secrecy of broadband QPSK signals is caused by a wide variety of their forms and significant ranges of parameter values, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of broadband QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiving device.
Широкополосные ФМн-сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделять эти сигналы среди других сигналов и помех, действующих в той же полосе частот и в те же промежутки времени.Broadband FMN signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to distinguish these signals from other signals and interference operating in the same frequency band and at the same time intervals.
Положительным свойством приемоответчиком на ПАВ является отсутствие источников питания и малые габариты.A positive feature of a surfactant transponder is the lack of power sources and small dimensions.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает не только обнаружение терпящих бедствие и их пеленгацию, но и позволяет определять их местоположение. Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить достоверность выделения низкочастотного напряжения, пропорциональное идентификационному номеру приемоответчика, путем устранения явления «обратной работы».Thus, the proposed method in comparison with the prototype provides not only the detection of those in distress and their direction finding, but also allows you to determine their location. In addition, the proposed method allows to increase the reliability of the allocation of low-frequency voltage, proportional to the identification number of the transponder, by eliminating the phenomenon of "reverse work".
Тем самым функциональные возможности способа расширены.Thus, the functionality of the method is expanded.
Claims (1)
,
,
,
,
где d1, d2, d3, d4 - измерительные базы;
λ - длина волны;
α, β - азимут и угол места, приемные антенны измерительного и пеленгационных каналов размещают в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещают антенну измерительного канала, в каждой плоскости формируют две измерительные базы d1 и d2, d3 и d4, определяют разности разностей фаз:
Δφp1=Δφ2-Δφ1, Δφp2=Δφ4-Δφ3,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которых
d5=d2-d1, d6=d4-d3,
формируют с использованием разности разностей фаз грубые, но однозначные шкалы отсчета углов α и β, соответствующие малым измерительным базам d5 и d6, определяют суммы разностей фаз:
ΔφΣ1=Δφ1-Δφ2, ΔφΣ2=Δφ3-Δφ4,
эквивалентные измерению фазовых сдвигов на измерительных базах, длина которых
d7=d1+d2, d8=d3+d4,
формируют с использованием суммы разностей фаз точные, но неоднозначные шкалы отсчета углов α и β, соответствующие большим измерительным базам d7 и d8, отличающийся тем, что переизлученный сигнал с фазовой манипуляцией, задержанный на время τз и принятый четвертым пеленгационным каналом, перемножают с запросным широкополосным сигналом с фазовой манипуляцией, пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), поддерживают ее на максимальном значении, изменяют время задержки τ блока регулируемой задержки τ так, чтобы выполнялось равенство τ=τз, что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ), определяют дальность до приемоответчика, размещенного на терпящем бедствие
,
где С - скорость распространения радиоволн,
регистрируют ее, по измеренным значениям азимута α, угла места β и дальности определяют местоположение приемоответчика, запросный широкополосный сигнал с фазовой манипуляцией, пропущенный через блок регулируемой задержки, используют в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования переизлученного широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, задержанного на время τз/2 и принятого четвертым пеленгационным каналом, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное идентификационному номеру приемоответчика, и регистрируют его. A method for detecting a distressed person, which consists in emitting a signal, receiving a re-emitted transponder located in a distressed signal in a predetermined reception band Δf pr and then detecting it, while using a broadband signal with phase shift keying as a request signal emitted by the transmitter of the scanning device, and as a transponder use a delay line on surface acoustic waves and an integrated transceiver antenna received by the scan receiver A device containing a measuring and four direction finding channels, the phase-shift broadband signal is converted in frequency in the measurement channel, multiplied by phase by two, the spectrum width of the frequency-converted phase-shifted signal with phase shift and its second harmonic is measured, they are compared with each other and according to the results of comparison, they allow further processing of the frequency-converted broadband signal with phase shift keying, multiply it with those received in four direction finding channels with phase shift keying signals, produce harmonic signals at the local oscillator frequency, measure the phase shifts between them and the local oscillator voltage
,
,
,
,
where d 1 , d 2 , d 3 , d 4 - measuring base;
λ is the wavelength;
α, β - azimuth and elevation, the receiving antennas of the measuring and direction finding channels are placed in the form of a geometric right angle, at the top of which the antenna of the measuring channel is placed, two measuring bases d 1 and d 2 , d 3 and d 4 are formed in each plane, determine phase difference differences:
Δφ p1 = Δφ 2 -Δφ 1 , Δφ p2 = Δφ 4 -Δφ 3 ,
equivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d 5 = d 2 -d 1 , d 6 = d 4 -d 3 ,
form using coarse phase difference coarse, but single-valued reference frames of angles α and β, corresponding to small measuring bases d 5 and d 6 , determine the sum of the phase differences:
Δφ Σ1 = Δφ 1 -Δφ 2 , Δφ Σ2 = Δφ 3 -Δφ 4 ,
equivalent to measuring phase shifts on measuring bases whose length
d 7 = d 1 + d 2 , d 8 = d 3 + d 4 ,
form using the sum of the phase differences accurate, but ambiguous reference frames for the angles α and β, corresponding to large measuring bases d 7 and d 8 , characterized in that the re-emitted signal with phase shift keying, delayed by time t s and received by the fourth direction-finding channel, is multiplied with by requesting a broadband signal with phase shift keying, passed through an adjustable delay unit, a low-frequency voltage is proportional to the correlation function R (τ), it is maintained at the maximum value, it is changed the delay time τ of the adjustable delay unit τ so that the equality τ = τ s is satisfied, which corresponds to the maximum value of the correlation function R (τ), determine the distance to the transponder located in distress
,
where C is the propagation velocity of radio waves,
register it, using the measured values of azimuth α, elevation angle β and range determine the location of the transponder, the interrogated broadband signal with phase shift keying, passed through the adjustable delay unit, is used as a reference voltage for the synchronous detection of the reradiated broadband signal with phase shift keying, delayed by time τ c / 2 and received DF fourth channel, allocate a low-frequency voltage proportional to the identification number of the transponder, and reg striruyut it.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137416/09A RU2426145C2 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of detecting objects in distress |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137416/09A RU2426145C2 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of detecting objects in distress |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009137416A RU2009137416A (en) | 2011-04-10 |
RU2426145C2 true RU2426145C2 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44051948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009137416/09A RU2426145C2 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of detecting objects in distress |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2426145C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497147C2 (en) * | 2011-11-18 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method for detection and identification of desired transponders from plurality of passive transponders and system for implementing said method |
-
2009
- 2009-10-05 RU RU2009137416/09A patent/RU2426145C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009137416A (en) | 2011-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7170288B2 (en) | Parametric nuclear quadrupole resonance spectroscopy system and method | |
RU2518428C2 (en) | Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method | |
RU2434253C1 (en) | Method to detect location of filled bioobjects or their remains and device for its realisation | |
RU2402787C1 (en) | Method of finding vessels in distress | |
RU2425396C1 (en) | Method of monitoring state of underground metropolitan structures and system for realising said method | |
RU2426145C2 (en) | Method of detecting objects in distress | |
RU2518174C2 (en) | Query-based method of measuring radial velocity and position of glonass global navigation system satellite and system for realising said method | |
RU2346290C1 (en) | Method for finding vessels in distress | |
RU2134429C1 (en) | Phase direction finding method | |
RU2380724C1 (en) | Doppler radio wave annunciator for security alarm | |
RU2514131C1 (en) | Method for detection of vessels in distress | |
RU2439519C1 (en) | Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect | |
RU2206902C1 (en) | Method of detection of men in distress | |
RU70310U1 (en) | DEVICE FOR REMOTE DETERMINATION OF THE LOCATION OF BURNED UNDER EXTENSIVE CAVES OF PEOPLE | |
RU2449311C1 (en) | Method for remote measurement of wind speed and direction | |
RU2530542C1 (en) | Method and device for measurement of angular height of object of search in surveillance non-linear radars | |
RU2632564C1 (en) | Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation | |
RU2625212C1 (en) | Method of control and registration of movement of vehicles | |
RU2571148C1 (en) | Method of detecting, identifying and determining vehicle speed | |
RU2736344C1 (en) | Multifunctional helicopter radioelectronic system | |
RU2155352C1 (en) | Phase method for direction finding and phase direction finder | |
RU2529867C2 (en) | Method of controlling ship movement | |
RU2723987C1 (en) | Method of detection and identification of explosive and narcotic substances and device for its implementation | |
RU2735804C1 (en) | Method of determining location and dimensions of oil slick during emergency oil leakage | |
RU2439607C1 (en) | Detection method of suffering distress and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111006 |