RU2439519C1 - Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect - Google Patents

Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect Download PDF

Info

Publication number
RU2439519C1
RU2439519C1 RU2010137038/28A RU2010137038A RU2439519C1 RU 2439519 C1 RU2439519 C1 RU 2439519C1 RU 2010137038/28 A RU2010137038/28 A RU 2010137038/28A RU 2010137038 A RU2010137038 A RU 2010137038A RU 2439519 C1 RU2439519 C1 RU 2439519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase
helicopter
pipeline
Prior art date
Application number
RU2010137038/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Петрович Алексеев (RU)
Сергей Петрович Алексеев
Павел Григорьевич Бродский (RU)
Павел Григорьевич Бродский
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Валерий Павлович Леньков (RU)
Валерий Павлович Леньков
Алексей Иванович Новиков (RU)
Алексей Иванович Новиков
Евгений Иванович Руденко (RU)
Евгений Иванович Руденко
Владимир Васильевич Чернявец (RU)
Владимир Васильевич Чернявец
Николай Николаевич Шалагин (RU)
Николай Николаевич Шалагин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Газпром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Газпром" filed Critical Открытое акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2010137038/28A priority Critical patent/RU2439519C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2439519C1 publication Critical patent/RU2439519C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: in defining leak location, pipeline is analyzed by flaw detector made up of four different-wavelength radars arranged on low-altitude aircraft on simultaneous scanning by aligned thermovision and TV sensors and combined digital filtration of radar signals and those of aforesaid sensors. Note here that transceiving antennas of said four radars are arranged on helicopter rotor blade ends while received signals are processed to algorithm of synthesised aperture. Leak location is defined from local temperature drop registered by thermovision sensor and data obtained by radars and TV sensors. Depth of pipeline is defined from its image colour on indicator display. Note here that in compliance with this invention, high-frequency oscillation is generated and phase manipulated by pseudorandom sequence, generated complex signal with power-manipulated phase is amplified and emitted toward Earth surface. Signal reflected from said surface is passed through controlled-delay unit and multiplied by sounding complex power-manipulated signal. Low-quality strains are isolated to generate correlation function R(τ), where τ is current time delay, by varying delay τ correlation function R(τ) is maintained at maximum level, time delay τd is fixed between sounding and reflected signals to determined therefrom the helicopter flight altitude. Note here that phase-manipulated complex signals are received by there antennas. One of the latter of measurement channel is fitted above helicopter hub while two other antennas of direction-finding channels are arranged on helicopter rotor blade ends. Phase-manipulated complex signal of every direction-finding channel is multiplied by measurement channel phase-manipulated complex signal. Harmonic strains are isolated in rotor rpm to measure angular coordinates of radio emission source for them to be registered. Measurement channel phase-manipulated complex signal is multiplied by reference voltage to isolate low-frequency voltage proportional to modulating code and register it. Low-frequency voltage is simultaneously multiplied by measurement channel phase-manipulated signal to isolate harmonic strain for it to be used as a reference voltage.
EFFECT: higher efficiency of leak location.
2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемые способ и устройство относятся к контрольно-измерительной технике, предназначенной для контроля герметичности газонефтесодержащего оборудования и, более конкретно, к технике дистанционного определения места утечки жидкости или газа из магистрального трубопровода, находящегося в траншее под грунтом.The proposed method and device relate to a control and measuring technique designed to control the tightness of gas-oil-containing equipment and, more specifically, to a technique for remotely determining the place of leakage of liquid or gas from a main pipeline located in a trench under the ground.

Известны способы утечки жидкости или газа из трубопроводов [авт. свид. СССР №934269, 1216551, 1283556, 1610347, 1657988, 1672105, 1679232, 1705709, 1733837, 1777017, 1778579, 1812386; патенты RU №2047783, 2135887, 2138037, 2231037; патенты США №4289019, 4570477, 5038614; патент Великобритании №1349129; патент Франции №2498325; патенты Японии №5938537, 6024900, 6322531; Трубопроводный транспорт жидкости и газа. М., 1993].Known methods of leakage of liquid or gas from pipelines [ed. testimonial. USSR No. 934269, 1216551, 1283556, 1610347, 1657988, 1672105, 1679232, 1705709, 1733837, 1777017, 1778579, 1812386; patents RU No. 2047783, 2135887, 2138037, 2231037; U.S. Patent Nos. 4,289,019, 4,570,477, 5,038,614; UK patent No. 1349129; French patent No. 2498325; Japanese patents No. 5938537, 6024900, 6322531; Pipeline transport of liquid and gas. M., 1993].

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте» [патент RU №2231037], который и выбран в качестве прототипа.Of the known methods closest to the proposed is the "Method of determining the leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground" [patent RU No. 2231037], which is selected as a prototype.

Данный способ обеспечивает дистанционное определение места утечки жидкости или газа из заглубленного магистрального трубопровода. Сущность способа заключается в следующем: трассу трубопровода облетают на маловысотном летательном аппарате, например вертолете. При этом производят обзор трассы трубопровода радиолокаторами с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м для определения места его залегания. Одновременно сканируют трубопровод съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками. Осуществляют совместную цифровую обработку сигналов датчиков и радиолокаторов.This method provides remote location of a leak of liquid or gas from a buried trunk pipeline. The essence of the method is as follows: the route of the pipeline fly around on a low-altitude aircraft, such as a helicopter. At the same time, a pipeline route is surveyed with radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m to determine where it lies. At the same time, the pipeline is scanned with aligned thermal imaging and television sensors. Carry out joint digital processing of signals from sensors and radars.

Однако возможности бортовой аппаратуры вертолета, а следовательно, и известного способа, используются не в полной мере.However, the capabilities of the onboard equipment of the helicopter, and therefore of the known method, are not fully used.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем определения высоты полета вертолета и местоположения источника радиоизлучений.An object of the invention is to expand the functionality of the method by determining the height of the helicopter and the location of the source of radio emissions.

Поставленная задача решается тем, что способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в обзоре трубопровода трассоискателем, в качестве которого используют четыре радиолокатора разных длин волн, путем облета на маловысотном летательном аппарате, одновременном сканировании трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками и совместной цифровой фильтрации сигналов радиолокаторов, тепловизионного и телевизионного датчиков, при этом приемопередающие антенны четырех радиолокаторов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, принятые ими сигналы обрабатывают по алгоритму синтезированной апертуры, а о месте утечки жидкости или газа их трубопровода судят по локальному понижению температуры, зарегистрированному тепловизионным датчиком, и информации, полученной радиолокаторами и телевизионным датчиком, о глубине залегания трубопровода судят по цвету его изображения на экране индикатора, отличается от ближайшего аналога тем, что формируют высокочастотное колебание, манипулируют его по фазе псевдослучайной последовательностью, усиливают сформированный сложный сигнал с фазой манипуляцией по мощности, излучают его в направлении поверхности Земли, принимают отраженный от поверхности Земли сигнал, пропускают его через блок регулируемой задержки, перемножают с зондирующим сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют низкокачественное напряжение, формируя тем самым корреляционную функцию R(τ), где τ - текущая временная задержка, изменением задержки τ поддерживают корреляционную функцию R(τ) на максимальном уровне, фиксируют временную задержку τз между зондирующим и отраженным сигналами и по ее значению определяют высоту полета вертолета, принимают сложные сигналы с фазовой манипуляцией на три антенны, одна из которых относится к измерительному каналу и располагается над втулкой винта вертолета, а две другие относятся к двум пеленгационным каналам и располагаются на концах двух лопастей несущего винта, сложный сигнал с фазовой манипуляцией каждого пеленгационного канала перемножают со сложным сигналом с фазовой манипуляцией измерительного канала, выделяют гармонические напряжения на частоте вращения несущего винта вертолета, измеряют угловые координаты источника радиоизлучений и регистрируют их, сложный сигнал с фазовой манипуляцией измерительного канала перемножают с опорным напряжением, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, и регистрируют его, низкочастотное напряжение одновременно перемножают со сложным сигналом с фазовой манипуляцией измерительного канала, выделяют гармоническое напряжение и используют его в качестве опорного напряжения.The problem is solved in that the method of determining the place of leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground, consisting, in accordance with the closest analogue, in a survey of the pipeline by a locator, which uses four radars of different wavelengths, by flying around a low-altitude aircraft, simultaneous scanning of pipelines with aligned thermal imaging and television sensors and joint digital filtering of radar signals, thermal imaging and television sensors s, while the transceiver antennas of the four radars are placed at the ends of the rotor blades of the helicopter, the signals received by them are processed according to the synthesized aperture algorithm, and the place of leakage of liquid or gas from their pipeline is judged by the local temperature decrease recorded by the thermal imaging sensor and the information received by the radars and by a television sensor, the depth of the pipeline is judged by the color of its image on the indicator screen, differs from the closest analogue in that it forms a high frequency oscillation, manipulate it in phase with a pseudo-random sequence, amplify the generated complex signal with a phase by manipulating in power, emit it in the direction of the Earth’s surface, receive a signal reflected from the Earth’s surface, pass it through an adjustable delay unit, multiply it with a sounding complex signal with phase manipulation, a low-quality voltage is isolated, thereby forming a correlation function R (τ), where τ is the current time delay; by varying the delay τ, correlation is maintained the function R (τ) at the maximum level, fix the time delay τ s between the probing and reflected signals and determine the helicopter flight height by its value, receive complex signals with phase shift keying to three antennas, one of which relates to the measuring channel and is located above the sleeve helicopter rotor, and the other two belong to two direction finding channels and are located at the ends of two rotor blades, a complex signal with phase manipulation of each direction-finding channel is multiplied with a complex signal with phase manipulation of the measuring channel, isolate the harmonic voltage at the rotor speed of the rotor of the helicopter, measure the angular coordinates of the source of radio emissions and register them, a complex signal with phase manipulation of the measuring channel is multiplied with the reference voltage, a low-frequency voltage proportional to the modulating code is extracted, and it is recorded, low-frequency voltage simultaneously multiplied with a complex signal with phase manipulation of the measuring channel, the harmonic voltage is isolated ny and use it as a reference voltage.

Поставленная задача решается тем, что устройство для определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, синхронизатор, переключатель сектора обзора, генератор строб-импульсов, четырехцветный индикатор, тепловизионный датчик, телевизионный датчик, блок приема, цифровой обработки и регистрации и четыре радиолокатора, каждый из которых состоит из последовательно включенных передатчика, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, антенного переключателя, второй вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, а вход-выход связан с приемопередаточной антенной, приемника, второй вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, и блока обработки, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, а выход подключен к индикатору, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, к выходу синхронизатора последовательно подключены тепловизионный датчик и блок приема, цифровой обработки и регистрации, второй вход которого через телевизионный датчик соединен с выходом синхронизатора, а третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы соединены с выходами синхронизатора и антенных переключателей радиолокаторов соответственно, при этом приемопередающие антенны размещены на концах лопастей несущего винта вертолета соответственно, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено пятой приемопередаточной антенной, пятым антенным переключателем, пятым приемником, задающим генератором, генератором псевдослучайной последовательности, фазовым манипулятором, усилителем мощности, пятью перемножителями, двумя фильтрами нижней частоты, экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором высоты, тремя узкополосными фильтрами, двумя фазометрами и опорным генератором, причем к выходу синхронизатора последовательно подключены задающий генератор, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, усилитель мощности, пятый антенный переключатель, вход-выход которого связан с пятой приемопередаточной антенной, размещенной над втулкой несущего винта вертолета, пятый приемник, второй вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, блок регулируемой задержки, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, первый фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор высоты, к выходу пятого приемника последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего приемника, первый узкополосный фильтр и первый фазометр, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход подключен к восьмому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, к выходу пятого приемника последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого приемника, второй узкополосный фильтр и второй фазометр, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход подключен к девятому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, к выходу пятого приемника последовательно подключены четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, третий узкополосный фильтр, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого приемника, и второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к десятому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, пятая приемопередающая антенна размещена над втулкой несущего винта вертолета, опорный генератор, первая, вторая, третья и четвертая приемопередающие антенны кинематически связаны с двигателем.The problem is solved in that a device for determining the place of leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground, containing, in accordance with the closest analogue, a synchronizer, a sector of view switch, a strobe pulse generator, a four-color indicator, a thermal imaging sensor, a television sensor, a unit reception, digital processing and registration and four radars, each of which consists of a series-connected transmitter, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, antenna a transmitter, the second input of which is connected to the output of the field of view switch, and the input-output is connected to the transceiver antenna, the receiver, the second input of which is connected to the output of the strobe generator, and the processing unit, the second input of which is connected to the synchronizer output, and the output is connected to an indicator, the control input of which is connected to the output of the synchronizer, to the synchronizer output are connected a thermal imaging sensor and a receiving, digital processing and recording unit, the second input of which is via television the sensor is connected to the synchronizer output, and the third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs are connected to the outputs of the synchronizer and antenna switches of the radars, respectively, while the transceiver antennas are located at the ends of the rotor blades of the helicopter, respectively, differs from the closest analogue in that it is equipped with a fifth transceiver antenna, fifth antenna switch, fifth receiver, master oscillator, pseudo-random sequence generator, phase manipulator, amplifier m power, five multipliers, two low-pass filters, an extreme regulator, an adjustable delay unit, a height indicator, three narrow-band filters, two phase meters and a reference oscillator, and a master oscillator, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the pseudo-random generator, is connected in series to the synchronizer output sequence, power amplifier, fifth antenna switch, the input-output of which is connected to the fifth transceiver antenna located above the sleeve rotor of the helicopter, the fifth receiver, the second input of which is connected to the output of the strobe generator, an adjustable delay unit, the first multiplier, the second input of which is connected to the output of the power amplifier, the first low-pass filter and an extreme regulator, the output of which is connected to the second input of the adjustable block delays, to the second output of which a height indicator is connected, the second multiplier is connected in series to the output of the fifth receiver, the second input of which is connected to the output of the third receiver, the first the first narrow-band filter and the first phase meter, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and the output is connected to the eighth input of the receiving, digital processing and recording unit, the third multiplier is connected in series to the output of the fifth receiver, the second input of which is connected to the output of the fourth receiver, the second narrow-band a filter and a second phase meter, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and the output is connected to the ninth input of the receiving, digital processing and registration unit, to the output of the fifth receiver the fourth multiplier is connected, the second input of which is connected to the output of the second low-pass filter, the third narrow-band filter, the fifth multiplier, the second input of which is connected to the output of the fifth receiver, and the second low-pass filter, the output of which is connected to the tenth input of the digital processing and registration, the fifth transceiver antenna is located above the rotor hub of the helicopter, the reference generator, the first, second, third and fourth transceiver antennas are kinematically connected to the engine eat.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Геометрическая схема расположения приемопередающих антенн на вертолете изображена на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, показаны на фиг.3.The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in figure 1. The geometric arrangement of the transceiver antennas on the helicopter is shown in figure 2. Timing diagrams explaining the operation of the device shown in figure 3.

Устройство (фиг.1) содержит синхронизатор 1, переключатель 7 сектора обзора, генератор 8 строб-импульсов, четырехцветный индикатор 9, тепловизионный датчик 10, телевизионный датчик 11, блок 12 приема, цифровой обработки и регистрации и четыре радиолокатора, каждый из которых состоит из последовательно включенных передатчика 2.i, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, антенного переключателя 3.i, второй вход которого соединен с выходом переключателя 7 сектора обзора, приемника 5.i, второй вход которого соединен с выходом генератора 8 строб-импульсов, и блока 6.i обработки, выход которого соединен с соответствующим входом индикатора 9, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1 (i=1, 2, 3, 4). К выходу синхронизатора 1 последовательно подключены тепловизионный датчик 10 и блок 12 приема, цифровой обработки и регистрации, второй вход которого через телевизионный датчик 11 соединен с выходом синхронизатора 1, а третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы соединены с выходами синхронизатора 1, первого 3.1, второго 3.2, третьего 3.3 и четвертого 3.4 антенных переключателей. К выходу синхронизатора 1 последовательно подключены задающий генератор 13, фазовый манипулятор 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 14 псевдослучайной последовательности, усилитель 16 мощности, пятый антенный переключатель 3.5, второй вход которого соединен с выходом переключателя 7 сектора обзора, а вход-выход связан с пятой приемопередаточной антенной 4.5, пятый приемник 5.5, второй вход которого соединен с выходом генератора 8 строб-импульсов, блок 21 регулируемой задержки, первый перемножитель 18, второй вход которого соединен с выходом усилителя 16 мощности, первый фильтр 19 нижних частот и экстремальный регулятор 20, выход которого соединен с вторым входом блока 21 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор 22 высоты.The device (Fig. 1) comprises a synchronizer 1, a viewing sector switch 7, a strobe pulse generator 8, a four-color indicator 9, a thermal imaging sensor 10, a television sensor 11, a receiving, digital processing and recording unit 12 and four radars, each of which consists of sequentially connected transmitter 2.i, the second input of which is connected to the output of the synchronizer 1, antenna switch 3.i, the second input of which is connected to the output of the switch 7 of the field of view, the receiver 5.i, the second input of which is connected to the output of the generator and 8 strobe pulses, and a processing unit 6.i, the output of which is connected to the corresponding input of the indicator 9, the control input of which is connected to the output of the synchronizer 1 (i = 1, 2, 3, 4). A thermal imaging sensor 10 and a receiving, digital processing and recording unit 12 are sequentially connected to the output of the synchronizer 1, the second input of which is connected through the television sensor 11 to the output of the synchronizer 1, and the third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs are connected to the outputs of the synchronizer 1, the first 3.1, second 3.2, third 3.3 and fourth 3.4 antenna switches. The output of the synchronizer 1 is connected in series with a master oscillator 13, a phase manipulator 15, the second input of which is connected to the output of the pseudo-random sequence generator 14, a power amplifier 16, a fifth antenna switch 3.5, the second input of which is connected to the output of the field of view switch 7, and the input-output is connected with a fifth transceiver antenna 4.5, a fifth receiver 5.5, the second input of which is connected to the output of the strobe pulse generator 8, an adjustable delay unit 21, the first multiplier 18, the second input of which is connected connected with the output of the power amplifier 16, the first low-pass filter 19 and an extremal regulator 20, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit 21, to the second output of which a height indicator 22 is connected.

К выходу пятого приемника 5.5 последовательно подключены второй перемножитель 23, второй вход которого соединен с выходом третьего приемника 5.3, первый узкополосный фильтр 25 и первый фазометр 27, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 30, а выход подключен к восьмому входу блока 12 приема, цифровой обработки и регистрации. К выходу пятого приемника 5.5 последовательно подключены третий перемножитель 24, второй вход которого соединен с выходом четвертого приемника 5.4, второй узкополосный фильтр 26 и второй фазометр 28, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 30, а выход подключен к девятому входу блока 12 приема, цифровой обработки и регистрации. К выходу пятого приемника 5.5 последовательно подключены четвертый перемножитель 32, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра 35 нижних частот, третий узкополосный фильтр 33, пятый перемножитель 34, второй вход которого соединен с выходом пятого приемника 5.5, и второй фильтр 35 нижних частот, выход которого подключен к десятому входу блока 12 приема, цифровой обработки и регистрации. Опорный генератор 30, первая 4.1, вторая 4.2, третья 4.3 и четвертая 4.4 приемопередающие антенны кинематически связаны с двигателем 29. Перемножитель 18, фильтр 19 нижних частот, экстремальный регулятор 20, блок 21 регулируемой задержки и индикатор 22 высоты образуют корректор 17. Перемножители 32 и 34, узкополосный фильтр 33 и фильтр 35 нижних частот образуют демодулятор 31 фазоманипулированного сигнала.To the output of the fifth receiver 5.5, a second multiplier 23 is connected in series, the second input of which is connected to the output of the third receiver 5.3, the first narrow-band filter 25 and the first phase meter 27, the second input of which is connected to the output of the reference oscillator 30, and the output is connected to the eighth input of the reception unit 12, digital processing and registration. To the output of the fifth receiver 5.5, a third multiplier 24 is connected in series, the second input of which is connected to the output of the fourth receiver 5.4, the second narrow-band filter 26 and the second phase meter 28, the second input of which is connected to the output of the reference generator 30, and the output is connected to the ninth input of the reception unit 12, digital processing and registration. The fourth multiplier 32 is connected to the output of the fifth receiver 5.5, the second input of which is connected to the output of the second low-pass filter 35, the third narrow-band filter 33, the fifth multiplier 34, the second input of which is connected to the output of the fifth low-pass filter 5.5, and the second low-pass filter 35, output which is connected to the tenth input of the block 12 of the reception, digital processing and registration. The reference generator 30, the first 4.1, the second 4.2, the third 4.3 and the fourth 4.4 are transceiver antennas kinematically connected to the engine 29. The multiplier 18, the low-pass filter 19, the extreme regulator 20, the adjustable delay unit 21 and the height indicator 22 form the corrector 17. The multipliers 32 and 34, the narrow-band filter 33 and the low-pass filter 35 form a demodulator 31 of the phase-shifted signal.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

На маловысотном аппарате, например вертолете, размещаются пять радиолокаторов, тепловизионное и телевизионное устройства и блок цифровой фильтрации сигналов тепловизионного, телевизионного и радиолокационных устройств.On a low-altitude device, such as a helicopter, five radars, a thermal imaging and television devices, and a digital filtering block for signals from a thermal imaging, television, and radar devices are located.

При облете трубопровода на маловысотном летательном аппарате производятся:When flying over a pipeline on a low-altitude aircraft, the following are produced:

- обзор трубопровода четырьмя радиолокаторами λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м для определения места залегания трубопровода (трассы трубопровода);- overview of the pipeline with four radars λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m to determine the location of the pipeline (pipeline route);

- точное определение высоты полета вертолета;- accurate determination of the height of the helicopter;

- синхронизированное по времени наблюдение пространства над трассой трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным устройствами;- time-synchronized observation of the space above the pipeline route with aligned thermal imaging and television devices;

- совместная цифровая фильтрация сигналов радиолокационного, тепловизионного и телевизионного устройств, которая позволяет определить профиль залегания трубопровода и выделить тепловые пятна на грунте по трассе трубопровода в месте утечки из трубопровода;- joint digital filtering of signals from radar, thermal imaging and television devices, which allows you to determine the profile of the pipeline and highlight heat spots on the ground along the pipeline in the place of leakage from the pipeline;

- определение местоположения источника радиоизлучений (ИРИ).- determination of the location of the source of radio emissions (IRI).

Основой предлагаемого способа является принцип совместной логической обработки сигналов съюстированных и синхронно работающих информационных тепловизионного, телевизионного и радиолокационного каналов.The basis of the proposed method is the principle of joint logical processing of signals aligned and synchronously operating information thermal imaging, television and radar channels.

Радиолокационный канал обеспечивает точное определение места залегания трубопровода (трассы трубопровода) и высоту полета h вертолета.The radar channel provides an accurate determination of the location of the pipeline (pipeline route) and the flight height h of the helicopter.

Вырабатываемые в синхронизаторе 1 импульсы запускают четыре передатчика 2.1-2.4 и задающий генератор 13, управляют четырьмя блоками 6.1-6.4 обработки сигналов. Импульсы синхронизатора 1 также управляют работой генератора 8 строб-импульсов, цветного индикатора 9, тепловизионного датчика 10, телевизионного датчика 11 и блока 12 приема, цифровой обработки и регистрации. Длительность и продолжение во времени определяют положение и протяженность наблюдаемого элемента земной поверхности по дальности. Эти импульсы и подаются на блоки обработки.The pulses generated in the synchronizer 1 trigger four transmitters 2.1-2.4 and a master oscillator 13, control four signal processing units 6.1-6.4. The pulses of the synchronizer 1 also control the operation of the strobe generator 8, a color indicator 9, a thermal imaging sensor 10, a television sensor 11, and a receiving, digital processing and recording unit 12. The duration and continuation in time determine the position and extent of the observed element of the earth's surface in range. These pulses are fed to the processing units.

Каждый передатчик работает на своей длине волны, которая определяет глубину проникновения электромагнитного излучения на подстилающую поверхность.Each transmitter operates at its own wavelength, which determines the depth of penetration of electromagnetic radiation on the underlying surface.

Зондирующие импульсы с передатчиков 2.1-2.4 через антенные переключатели 3.1-3.4 поступают на свои антенны 4.1-4.4, каждая из которых расположена на конце лопасти несущего винта вертолета (фиг.2).The probe pulses from the transmitters 2.1-2.4 through the antenna switches 3.1-3.4 arrive at their antennas 4.1-4.4, each of which is located at the end of the rotor blade of the helicopter (figure 2).

Каждая антенна, расположенная на конце вращающейся лопасти, подключается к своему передатчику и приемнику только в момент прохождения определенного заранее установленного сектора обзора. Это осуществляется с помощью переключателя 7 сектора обзора, который представляет собой электрический контакт, выполненный в виде четырех щеток, расположенных под соответствующими лопастями, перемещающихся в процессе вращения по неподвижному токопроводящему сегменту, который в свою очередь может устанавливаться в фиксированном положении вокруг оси винта. Каждый передатчик и приемник подключается к антенне только в период прохождения соответствующей щетки по сегменту. Положение сегмента определяет положение сектора обзора в пространстве.Each antenna, located at the end of the rotating blade, is connected to its transmitter and receiver only at the moment of passing a certain predetermined field of view. This is done using the switch 7 of the field of view, which is an electrical contact made in the form of four brushes located under the respective blades, moving during rotation along a stationary conductive segment, which in turn can be installed in a fixed position around the axis of the screw. Each transmitter and receiver is connected to the antenna only during the passage of the corresponding brush in the segment. The position of the segment determines the position of the viewing sector in space.

С антенн 4.1-4.4 сигналы излучаются в направлении подстилающей поверхности. Отраженные от трубопровода сигналы принимаются антеннами 4.1-4.4 и через антенные переключатели 3.1-3.4 подаются на приемники 5.1-5.4, а затем на блоки 6.1-6.4 обработки, в которых осуществляется обработка принятых сигналов по алгоритму синтезирования апертур. В этих же блоках усиливается эффект изменения дальности от антенны до трубопровода, вызванный перемещением антенн по окружности в процессе синтезирования. В блоках 6.1-6.4 обрабатываются сигналы, принятые только с определенного участка дальности, положение и протяженность которого определяется стробирующим импульсом, подаваемым с генератора 7. С блоков 6.1-6.4 обработки сигналы поступают на индикатор 9 с цветным изображением, причем сигналы с каждого блока обработки соответствуют изображению в определенном цвете.From antennas 4.1-4.4, signals are emitted in the direction of the underlying surface. The signals reflected from the pipeline are received by antennas 4.1-4.4 and through antenna switches 3.1-3.4 are fed to receivers 5.1-5.4, and then to processing units 6.1-6.4, in which the received signals are processed according to the aperture synthesis algorithm. In the same blocks, the effect of changing the distance from the antenna to the pipeline, caused by the movement of the antennas around the circumference during the synthesis, is enhanced. In blocks 6.1-6.4, signals are processed that are received only from a certain distance section, the position and extent of which is determined by the gating pulse supplied from the generator 7. From processing blocks 6.1-6.4, the signals are sent to indicator 9 with a color image, and the signals from each processing block correspond to image in a specific color.

Применение четырех радиолокаторов с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м с синтезированной апертурой позволяет обнаружить и определить координаты трубопровода, расположенного под подстилающей поверхностью Земли, с высокой угловой разрешающей способностью. При этом одновременно по цвету изображения можно судить о глубине расположения трубопровода под поверхностью Земли.The use of four radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m with a synthesized aperture makes it possible to detect and determine the coordinates of the pipeline located under the underlying surface of the Earth with a high angular resolution . At the same time, the depth of the pipeline below the surface of the Earth can be judged by the color of the image.

Тепловизионный канал позволяет фиксировать прямой физический признак утечки газа из заглубленного газопровода в виде локального понижения температуры (отрицательного теплового контраста на поверхности покрытия газопровода в районе течи) вследствие проявления дроссельного эффекта при истечении газа из газопровода. При этом возможные поверхностные тепловые контрасты в районе течи, по имеющимся экспериментальным и расчетным данным, составляют до 8-10°C, что существенно превышает пороговые характеристики контрастной чувствительности тепловизионных приборов (0,5-1,0°C) и, соответственно, могут быть выявлены измерения. Однако эффективное выделение места течи по этому прямому физическому признаку затруднено вследствие наличия естественной неоднородности температурного поля.The thermal imaging channel allows you to record a direct physical sign of gas leakage from a buried gas pipeline in the form of a local decrease in temperature (negative thermal contrast on the surface of the gas pipeline coating in the leak area) due to the throttle effect when gas flows from the gas pipeline. In this case, the possible surface thermal contrasts in the leak area, according to the available experimental and calculated data, are up to 8-10 ° C, which significantly exceeds the threshold characteristics of the contrast sensitivity of thermal imaging devices (0.5-1.0 ° C) and, accordingly, can be measured. However, the efficient allocation of a leak site by this direct physical feature is difficult due to the presence of a natural inhomogeneity of the temperature field.

В районе залегания трубопровода значения случайных температурных контрастов, вызванных рядом факторов: характер покрытия и структура почвы, время суток, года, метеоусловия, могут быть соизмеримы или даже превышать значения идентифицируемых локальных температурных контрастов в районе течи. Соответственно, для повышения надежности селекции места течи предлагается использовать информацию дополнительных каналов: радиолокационного и телевизионного, позволяющих выделить косвенные признаки, сочетания которых с измерением прямого признака (отрицательного теплового контраста) существенно снижает вероятность ошибочной идентификации (ложной тревоги).In the area where the pipeline lies, the values of random temperature contrasts caused by a number of factors: the nature of the coating and soil structure, time of day, year, weather conditions, can be comparable or even exceed the values of the identified local temperature contrasts in the leak area. Accordingly, in order to increase the reliability of leak detection, it is proposed to use the information of additional channels: radar and television, which make it possible to identify indirect signs, the combination of which with the measurement of a direct sign (negative thermal contrast) significantly reduces the likelihood of erroneous identification (false alarm).

Так, радиолокационный канал, выделяя геометрическое расположение металлического трубопровода на местности по контрастам радиолокационных сигналов на четырех частотах, формирует тем самым косвенный логический признак возможного расположения места течи, а именно только в районе расположения трубопровода.So, the radar channel, highlighting the geometric location of the metal pipeline in the area by contrasts of the radar signals at four frequencies, thereby forms an indirect logical sign of the possible location of the leak, namely only in the area of the pipeline.

Телевизионный канал, выделяя поле контрастов, первопричиной которых является наличие внешнего источника, подсветки (Солнца), также позволяет формировать косвенные логические признаки течи, т.е. внутреннего, не связанного с внешней подсветкой, источника отрицательного теплового контраста, за счет совместной оценки размеров фактуры знака контрастных образований телевизионного и тепловизионного кадров с учетом условий подсветки (освещенность, метеоусловия и др.).The television channel, highlighting the field of contrasts, the primary cause of which is the presence of an external source, backlight (Sun), also allows you to form indirect logical signs of a leak, i.e. an internal source of negative thermal contrast, not related to external illumination, due to a joint assessment of the size of the texture of the sign of the contrast formations of the television and thermal imaging frames, taking into account the lighting conditions (illumination, weather conditions, etc.).

Таким образом, совместный логический анализ (фильтрация) сигналов многоканальной системы, измеряющей прямой признак (тепловой контраст) и косвенные признаки (контрасты отраженного излучения внешних источников подсветки видимого и радиодиапазонов) позволяет существенно повысить эффективность обнаружения течи по сравнению с одноканальным способом, например тепловизионного или спектрального анализа поглощения газовых продуктов на местности.Thus, a joint logical analysis (filtering) of the signals of a multichannel system that measures the direct sign (thermal contrast) and indirect signs (contrasts of the reflected radiation from external sources of illumination of the visible and radio bands) can significantly increase the efficiency of leak detection compared to a single-channel method, for example, thermal imaging or spectral analysis of the absorption of gas products on the ground.

Использование четырех радиолокаторов с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м в предлагаемом способе вызвано необходимостью, с одной стороны, обеспечения возможности получения доступных для измерения отраженных сигналов от трубопровода, заглубленного в траншее на 1,5-2,0 м, с другой, локализации расположения трубопровода по результатам измерений с определенными ошибками (таблицы 1, 2), для большей достоверности и точности выделения косвенного признака.The use of four radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m in the proposed method is due to the need, on the one hand, to ensure that it is possible to obtain reflected signals from the pipeline, buried in the trench by 1.5-2.0 m, on the other hand, localization of the location of the pipeline according to the results of measurements with certain errors (tables 1, 2), for greater reliability and accuracy of the allocation of an indirect sign.

Таблица 1Table 1 Результаты измерений с синтезированиемSynthesized Measurement Results λ, мλ, m 0,0030.003 0,60.6 1one 55 α, градα, degree 4,3×10-2 4.3 × 10 -2 1,4×10-1 1.4 × 10 -1 1,41.4 7,27.2 Таблица 2table 2 Результаты измерений без синтезированияMeasurement results without synthesis λ, мλ, m 0,0030.003 0,60.6 1one 55 α, градα, degree 33 9,59.5 9696 Разрешения нетNo permission

Анализ возможности использования предлагаемого способа на существующих вертолетах типа МИ-6, МИ-8, МИ-24, МИ-26 с длиной лопасти 20 м, числом оборотов винта 200 об/мин, позволяет получить следующие значения угловой разрешающей способности на разных глубинах, соответствующих длинам рабочих волн, значения которой при эффективной длине синтезированной апертуры 20 м приведены в таблице 1.Analysis of the possibility of using the proposed method on existing helicopters of the MI-6, MI-8, MI-24, MI-26 type with a blade length of 20 m and a screw speed of 200 rpm allows us to obtain the following values of angular resolution at different depths corresponding to the lengths of the working waves, the values of which at the effective length of the synthesized aperture of 20 m are shown in table 1.

Для сравнения в таблице 2 приведены значения угловой разрешающей способности при различных длинах волн, которые можно обеспечить без синтезирования при ширине лопасти d=600 мм (α=λ/d).For comparison, Table 2 shows the values of the angular resolution at various wavelengths, which can be achieved without synthesis at the blade width d = 600 mm (α = λ / d).

Совместное рассмотрение таблиц 1 и 2 позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый радиолокационный канал позволяет повысить угловую разрешающую способность при тех же длинах волн приблизительно в 100 раз.A joint examination of tables 1 and 2 allows us to conclude that the proposed radar channel can increase the angular resolution at the same wavelengths by about 100 times.

Оценка показала, что использование более коротковолнового радиоизлучения не обеспечивает локации трубопровода при требуемых заглублениях (1,5-2,0 м). С другой стороны, локация более длинноволновым диапазоном (десятки метров и более), обеспечивая прохождение сигнала на требуемую глубину залегания, имеет неудовлетворительные показатели по точности пеленгации сигналов (в пределах десятков градусов).The assessment showed that the use of shorter-wavelength radio emission does not provide the location of the pipeline with the required depths (1.5-2.0 m). On the other hand, a location with a longer wavelength range (tens of meters or more), ensuring the passage of the signal to the required depth, has unsatisfactory indicators for the direction finding accuracy of signals (within tens of degrees).

Также неудовлетворительным является для предлагаемого способ оперативного контроля течи посредством, например, облета вертолетом и использования известного метода локализации металлических трубопроводов по искажениям геомагнитного поля (магнитометрический метод). При допустимых из условий безопасности высоких высотах полета не менее 50-100 м, наличии значительной помеховой металлической массы в зоне измерения (корпус вертолета) выделение искажений геомагнитного поля, вызванных наличием массы трубопровода, аппаратурно затруднено. При этом точность пеленгации магнитометрическим методом не превосходит 20-30°, что существенно снижает ценность измеряемого косвенного признака.It is also unsatisfactory for the proposed method of operational control of the leak by, for example, helicopter flying and using the well-known method of localizing metal pipelines by distortions of the geomagnetic field (magnetometric method). Given the high flight altitudes acceptable from safety conditions at least 50-100 m, the presence of a significant interfering metal mass in the measurement zone (helicopter body), the allocation of geomagnetic field distortions caused by the presence of the mass of the pipeline is difficult to apparatus. Moreover, the accuracy of direction finding by the magnetometric method does not exceed 20-30 °, which significantly reduces the value of the measured indirect feature.

Для измерения высоты полета h вертолета импульсом синхронизатора 1 включается задающий генератор 13, который формирует высокочастотное колебание (фиг.3, а)To measure the height of the flight h of the helicopter, the pulse of the synchronizer 1 turns on the master oscillator 13, which generates a high-frequency oscillation (Fig.3, a)

Uc(t)=Uccos(ωct+φс), 0≤t≤Tc,U c (t) = U c cos (ω c t + φ s ), 0≤t≤T c ,

где Uc, ωс, φc, Tc - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 15. На второй вход последнего подается псевдослучайная последовательность (ПСП) максимальной длительности с выхода генератора 14, который представляет собой регистр сдвига, охваченный логической обратной связью. Обратная связь осуществляется путем сложения по модулю двух выходных напряжений двух или более каскадов и подачи результирующего напряжения на вход первого каскада. Период повторения (длительность) такой кодовой последовательностиwhere U c , ω c , φ c , T c is the amplitude, carrier frequency, initial phase, and duration of the high-frequency oscillation, which is fed to the first input of the phase manipulator 15. The second input of the latter is fed a pseudorandom sequence (PSP) of maximum duration from the output of the generator , which is a shift register covered by logical feedback. Feedback is carried out by adding modulo two output voltages of two or more stages and applying the resulting voltage to the input of the first stage. The repetition period (duration) of such a code sequence

m=2n-1,m = 2 n -1,

где n - число каскадов регистра сдвига.where n is the number of stages of the shift register.

На выходе фазового манипулятора 15 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.3, в)At the output of the phase manipulator 15, a complex signal with phase shift keying (QPSK) is generated (Fig. 3, c)

Uc′(t)=Uccos[ωct+φк(t)+φc], 0≤t≤Tc,U c ′ (t) = U c cos [ω c t + φ к (t) + φ c ], 0≤t≤T c ,

где φк(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с ПСП (фиг.3, б), причем φк1(t)=const при kτп<t<(k+1)τп и может изменятся скачком при t=kτп, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N);where φ к (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the SRP (Fig. 3, b), and φ к1 (t) = const for kτ n <t <(k + 1) τ p and can change abruptly at t = kτ p , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N);

τп, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tcс=Nτп).τ p , N is the duration and number of chips that make up the signal of duration T c (T c = Nτ p ).

Этот сигнал после усиления в усилителе мощности 16 через антенный переключатель 3.5 поступает в приемопередаточную антенну 4.5, излучается ею в направлении поверхности Земли в качестве зондирующего сигнала.This signal after amplification in the power amplifier 16 through the antenna switch 3.5 enters the transceiver antenna 4.5, is emitted by it in the direction of the Earth's surface as a probing signal.

Отраженный от поверхности Земли ФМн-сигналQPSK signal reflected from the Earth’s surface

Uот(t)=Uотcos[ωc(t-τз)+φк(t-τз)+φот], 0≤t≤Tc,U from (t) = U from cos [ω c (t-τ s ) + φ to (t-τ s ) + φ from ], 0≤t≤T c ,

улавливается антенной 4.5 и через приемник 5.5 поступает на вход коррелятора 17, состоящего из перемножителя 18, фильтра 19 нижних частот, экстремального регулятора 20, блока 21 регулируемой задержки и индикатора 22 высоты. Отраженный ФМн-сигнал Uот(t) через блок 21 регулируемой задержки поступает на первый вход перемножителя 18, на второй вход которого подается зондирующий ФМн-сигнал Uc′(t) с выхода усилителя 16 мощности. Полученное на выходе перемножителя 18 напряжение пропускается через фильтр 19 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ). Экстремальный регулятор 20, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ), подключенный к выходу фильтра 19 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 21 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной τз (τ=τз), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ). Индикатор 22 высоты, завязанный со шкалой блока 21 регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение высоты полета вертолетаit is captured by the antenna 4.5 and through the receiver 5.5 it is fed to the input of the correlator 17, consisting of a multiplier 18, a low-pass filter 19, an extreme regulator 20, an adjustable delay unit 21, and a height indicator 22. The reflected PSK signal U from (t) through the adjustable delay unit 21 is supplied to the first input of the multiplier 18, to the second input of which a sounding PSK signal U c ′ (t) is supplied from the output of the power amplifier 16. The voltage obtained at the output of the multiplier 18 is passed through a low-pass filter 19, at the output of which a correlation function R (τ) is formed. The extreme controller 20, designed to maintain the maximum value of the correlation function R (τ), connected to the output of the low-pass filter 19, acts on the control input of the adjustable delay unit 21 and maintains the delay τ introduced by it equal to τ s (τ = τ s ), which corresponds to the maximum value of the correlation function R (τ). The height indicator 22, tied to the scale of the adjustable delay unit 21, allows you to directly read the measured value of the helicopter flight altitude

h=(сτз)/2,h = (ct s ) / 2,

где c - скорость распространение радиоволн;where c is the propagation velocity of radio waves;

τз - время запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующего сигнала.τ s - the delay time of the reflected signal relative to the probing signal.

Описанная выше работа устройства соответствует режиму подповерхностного зондирования и определения высоты полета вертолета.The operation of the device described above corresponds to the mode of subsurface sounding and determining the height of the flight of the helicopter.

Бортовая аппаратура вертолета используется и для обнаружения и определения местоположения источников радиоизлучений (ИРИ). В качестве последних могут быть радиоизлучения источников экологического и стихийного бедствий, радиоизлучения потерпевших бедствие, радиоизлучения специальных машин, перевозящих в пределах населенных пунктов и отдельных регионов денежные средства, материальные ценности и опасные грузы (например, горючее, взрывчатые вещества и т.п.), радиоизлучения угнанных транспортных средств и другие.On-board equipment of the helicopter is also used to detect and determine the location of radio emission sources (IRI). The latter may be radio emissions from sources of environmental and natural disasters, radio emissions from victims of disasters, radio emissions from special vehicles that carry cash, material assets and dangerous goods (for example, fuel, explosives, etc.) within settlements and certain regions, radio emissions from stolen vehicles and others.

Источник радиоизлучений формирует, например, сложный сигнал с фазовой манипуляцией путем манипуляции по фазе высокочастотного колебания (фиг.3, г)The radio source generates, for example, a complex signal with phase manipulation by phase manipulation of the high-frequency oscillations (Fig.3, g)

Uн(t)=Uнcos(ωнt+φн), 0≤t≤Tн,U n (t) = U n cos (ω n t + φ n ), 0≤t≤T n ,

модулирующим кодом M(t) (фиг.3, д)modulating code M (t) (Fig.3, d)

Uн'(t)=Uнcos[ωнt+φкн(t)+φн], 0≤t≤Tн,U n '(t) = U n cos [ω n t + φ kn (t) + φ n ], 0≤t≤T n ,

где φкн(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t).where φ kn (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).

При этом модулирующий код M(t) является идентификационным номером источника радиоизлучения, т.е. содержит все необходимые сведения о нем.In this case, the modulating code M (t) is the identification number of the radio emission source, i.e. contains all the necessary information about him.

Сформированный ФМн-сигнал Uн′(t) принимается антеннами 4.5, 4.3 и 4.4 вертолета:The generated PSK signal U n ′ (t) is received by the antennas 4.5, 4.3 and 4.4 of the helicopter:

U1(t)=U1cos[(ωн±Δω)t+φкн(t)+φн],U 1 (t) = U 1 cos [(ω n ± Δω) t + φ kn (t) + φ n ],

U2(t)=U2cos[(ωн±Δω)t+φкн(t)+φн+2π(R/λ)cos(Ω-α)],U 2 (t) = U 2 cos [(ω n ± Δω) t + φ kn (t) + φ n + 2π (R / λ) cos (Ω-α)],

U3(t)=U3cos[(ωн±Δω)t+φкн(t)+φн+2π(R/λ)cos(Ω-β)], 0≤t≤Tкн,U 3 (t) = U 3 cos [(ω n ± Δω) t + φ kn (t) + φ n + 2π (R / λ) cos (Ω-β)], 0≤t≤T kn ,

где ±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;where ± Δω is the instability of the carrier frequency of the signal due to the Doppler effect and other destabilizing factors;

R - радиус окружности, на которой размещены антенны 4.3 и 4.4;R is the radius of the circle on which the antennas 4.3 and 4.4 are placed;

Ω=2πR - скорость вращения антенн 4.3 и 4.4 вокруг антенны 4.5 (скорость вращения винта вертолета);Ω = 2πR — rotation speed of antennas 4.3 and 4.4 around antenna 4.5 (rotational speed of a helicopter rotor);

α, β - азимут и угол места ИРН, которые через антенные переключатели 3.5, 3.3, 3.4 и приемники 5.5, 5.3, 5.4 поступают на два входа перемножителей 23 и 24. На выходе последних образуются напряжения:α, β - the azimuth and elevation angle of the IRN, which through the antenna switches 3.5, 3.3, 3.4 and receivers 5.5, 5.3, 5.4 are fed to two inputs of the multipliers 23 and 24. At the output of the latter, voltages are generated:

U4(t)=U4cos[2π(R/λ)cos(Ω-α)],U 4 (t) = U 4 cos [2π (R / λ) cos (Ω-α)],

U5(t)=U5cos[2n(R/λ)cos(Ω-β)], 0≤t≤Tн,U 5 (t) = U 5 cos [2n (R / λ) cos (Ω-β)], 0≤t≤T n ,

где U4=½U1U2; U5=½U1U3,where U 4 = ½U 1 U 2 ; U 5 = ½U 1 U 3 ,

которые выделяются узкополосными фильтрами 25 и 26 и поступают на первые входы фазометров 27 и 28 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение опорного генератора 30, кинематически связанного с двигателем вертолетаwhich are allocated by narrow-band filters 25 and 26 and fed to the first inputs of the phase meters 27 and 28, respectively, to the second inputs of which the voltage of the reference generator 30, kinematically connected with the helicopter engine, is supplied

U8(t)=U8cosΩt.U 8 (t) = U 8 cosΩt.

Фазометры 27 и 28 обеспечивают измерение угловых координат α и β, которые поступают на соответствующие входы блока 12 и регистрируются им.Phasometers 27 and 28 provide a measurement of the angular coordinates α and β, which are received at the corresponding inputs of block 12 and recorded by it.

Измеренные высота полета h вертолета и угловые координаты α и β обеспечивают определение местоположения ИРИ.The measured flight altitude h of the helicopter and the angular coordinates α and β provide the location of the IRI.

Сложный ФМн-сигнал U1(t) (фиг.3, е) с выхода приемника 5.5 одновременно поступает на первые входы перемножителей 32 и 34. На второй вход перемножителя 34 поступает опорное напряжениеThe complex QPSK signal U 1 (t) (Fig. 3, e) from the output of the receiver 5.5 simultaneously enters the first inputs of the multipliers 32 and 34. The reference voltage is supplied to the second input of the multiplier 34

U0(t)=U0cos[(ωн±Δω)t+φн], 0≤t≤Tн,U 0 (t) = U 0 cos [(ω n ± Δω) t + φ n ], 0≤t≤T n ,

с выхода узкополосного фильтра 33.from the output of the narrow-band filter 33.

На выходе перемножителя 34 образуется напряжениеThe output of the multiplier 34 is formed voltage

U6(t)=Uнcosφкн(t)+Uнcos[2(ωн±Δω)t+φкн(t)+2φн],U 6 (t) = U n cosφ kn (t) + U n cos [2 (ω n ± Δω) t + φ kn (t) + 2φ n ],

где Uн=½U1U0.where U n = ½U 1 U 0 .

Фильтром 35 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг.3, з)The low-pass filter 35 emits a low-frequency voltage (Fig.3, h)

Uн(t)=Uнcosφкн(t), 0≤t≤Tн,U n (t) = U n cosφ kn (t), 0≤t≤T n ,

пропорциональное модулирующему коду M(t).proportional to the modulating code M (t).

Это напряжение поступает на соответствующий вход блок 12 приема, цифровой обработки и регистрации, где и фиксируется.This voltage is supplied to the corresponding input unit 12 of the reception, digital processing and registration, where it is fixed.

Перемножители 32 и 34, узкополосный фильтр 33 и фильтр 35 нижних частот образуют демодулятор ФМн-сигналов, который выделяет необходимое для синхронного детектирования опорное напряжение непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала и свободы от явления «обратной работы», которое присуще всем известным демодуляторам ФМн-сигналов.Multipliers 32 and 34, a narrow-band filter 33 and a low-pass filter 35 form a PSK demodulator that extracts the reference voltage necessary for synchronous detection directly from the received PSK signal and freedom from the phenomenon of “reverse operation”, which is inherent in all known PSK demodulators signals.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение точности определения трассы залегания магистрального трубопровода. Это достигается использованием радиолокационного канала из четырех радиолокаторов с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м, приемопередающие антенны которых размещены на концах лопастей несущего винта вертолета.The proposed method provides improved accuracy in determining the route of occurrence of the main pipeline. This is achieved by using a radar channel of four radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m, the transceiver antennas of which are located at the ends of the rotor blades of the helicopter.

Кроме того, радиолокационный канал с синтезированной апертурой и антеннами, расположенными на концах вращающихся лопастей несущего винта и работающих на разных частотах, позволяет с большей достоверностью и точностью выделять косвенный признак, необходимый для обнаружения местоположения утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте. Это достигается совместной логической обработкой сигналов съюстированных и синхронно работающих информационных тепловизионного, телевизионного и радиолокационного каналов.In addition, a radar channel with a synthesized aperture and antennas located at the ends of rotating rotor blades and operating at different frequencies allows one to more accurately and accurately identify an indirect feature necessary to detect the location of a leak of liquid or gas from a pipeline in the ground. This is achieved by joint logical processing of signals of aligned and synchronously operating information thermal, television and radar channels.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения позволяют не только определять утечки жидкости или газа из заглубленных магистральных трубопроводов, но и определять высоту полета вертолета, местоположение источников радиоизлучений и их идентификационный номер. Это достигается измерением высоты полета h вертолета, угловых координат α и β источников радиоизлучений и синхронным детектированием принимаемых ФМн-сигналов. Причем для синхронного детектирования принимаемых ФМн-сигналов используется универсальный демодулятор, свободный от явления «обратной работы», которое присуще всем известным демодуляторам ФМн-сигналов.Thus, the proposed method and device in comparison with prototypes and other technical solutions for a similar purpose allows not only to determine the leakage of liquid or gas from buried trunk pipelines, but also to determine the helicopter flight altitude, the location of radio emission sources and their identification number. This is achieved by measuring the flight height h of the helicopter, the angular coordinates α and β of the sources of radio emissions and the synchronous detection of the received PSK signals. Moreover, for synchronous detection of received QPSK signals, a universal demodulator is used, free from the phenomenon of “reverse operation”, which is inherent in all known QPSK demodulators.

Кроме того, предлагаемые способ и устройство могут применяться для решения широкого круга задач, таких как медико-эвакуационные операции, спасательные работы при ликвидации аварий, поиск потерпевших бедствие, противопожарное патрулирование, контроль автострад с целью пеленгации угнанных транспортных средств, контроль за маршрутом следования специальных машин, перевозящих денежные средства, материальные ценности и опасные грузы, определение местоположения источников экологического и стихийного бедствий. Это возможно благодаря преимуществам вертолетов по сравнению с самолетами и другими летательными аппаратами взлетать и садиться на необорудованные и ограниченные по размерам площадки.In addition, the proposed method and device can be used to solve a wide range of tasks, such as medical evacuation operations, rescue operations during the liquidation of accidents, search for victims of disaster, fire patrols, control of freeways with the aim of direction finding stolen vehicles, monitoring the route of special vehicles carrying cash, tangible assets and dangerous goods, determining the location of sources of environmental and natural disasters. This is possible due to the advantages of helicopters in comparison with airplanes and other aircraft, to take off and land on unequipped and limited in size sites.

Тем самым функциональные возможности известного способа расширены.Thus, the functionality of the known method is expanded.

Claims (2)

1. Способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, заключающийся в обзоре трубопровода трассоискателем, в качестве которого используют четыре радиолокатора разных длин волн, путем облета на маловысотном летательном аппарате, одновременном сканировании трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками и совместной цифровой фильтрации сигналов радиолокаторов тепловизионного и телевизионного датчиков, при этом приемопередающие антенны четырех радиолокаторов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, принятые ими сигналы обрабатывают по алгоритму синтезированной апертуры, а о месте утечки жидкости или газа из трубопровода судят по локальному понижению температуры, зарегистрированному тепловизионным датчиком, и информации, полученной радиолокаторами и телевизионным датчиком, о глубине залегания трубопровода судят по цвету его изображения на экране индикатора, отличающийся тем, что формируют высокочастотное колебание, манипулируют его по фазе псевдослучайной последовательностью, усиливают сформированный сложный сигнал с фазой манипуляцией по мощности, излучают его в направлении поверхности Земли, принимают отраженный от поверхности Земли сигнал, пропускают его через блок регулируемой задержки, перемножают с зондирующим сложным сигналом с фазовой манипуляцией, выделяют низкокачественное напряжение, формируя тем самым корреляционную функцию R(τ), где τ - текущая временная задержка, изменением задержки τ поддерживают корреляционную функцию R(τ) на максимальном уровне, фиксируют временную задержку τз между зондирующим и отраженным сигналами и по ее значению определяют высоту полета вертолета, принимают сложные сигналы с фазовой манипуляцией на три антенны, одна из которых относится к измерительному каналу и располагается над втулкой винта вертолета, а две другие относятся к двум пеленгационным каналам и располагаются на концах двух лопастей несущего винта, сложный сигнал с фазовой манипуляцией каждого пеленгационного канала перемножают со сложным сигналом с фазовой манипуляцией измерительного канала, выделяют гармонические напряжения на частоте вращения несущего винта вертолета, измеряют угловые координаты источника радиоизлучений и регистрируют их, сложный сигнал с фазовой манипуляцией измерительного канала перемножают с опорным напряжением, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, и регистрируют его, низкочастотное напряжение одновременно перемножают со сложным сигналом с фазовой манипуляцией измерительного канала, выделяют гармоническое напряжение и используют его в качестве опорного напряжения.1. A method for determining the location of a leak of liquid or gas from a pipeline located in the ground, consisting in a survey of the pipeline by a locator, which uses four radars of different wavelengths, by flying around a low-altitude aircraft, scanning the pipeline simultaneously with aligned thermal and television sensors and a joint digital filtering the signals of radar thermal imaging and television sensors, while the transceiver antennas of four radars are placed on the ends of the rotor blades of the helicopter, the signals received by them are processed according to the synthesized aperture algorithm, and the place of leakage of liquid or gas from the pipeline is judged by the local decrease in temperature recorded by the thermal imaging sensor, and the information received by radars and a television sensor, the depth of the pipeline is judged by color its images on the indicator screen, characterized in that they form a high-frequency oscillation, manipulate it in phase with a pseudo-random sequence, amplifying The generated complex signal with the phase is manipulated by power, emit it in the direction of the Earth’s surface, receive the signal reflected from the Earth’s surface, pass it through an adjustable delay unit, multiply it with the probing complex signal with phase manipulation, and select a low-quality voltage, thereby forming the correlation function R (τ), where τ is the current time delay, by varying the delay τ, the correlation function R (τ) is maintained at the maximum level, the time delay τ s between the probing and the reflected signals and its value determine the helicopter flight altitude, receive complex signals with phase shift keying into three antennas, one of which relates to the measuring channel and is located above the helicopter rotor hub, and the other two belong to two direction finding channels and are located at the ends of two carrier blades screw, a complex signal with phase shift keying of each direction finding channel is multiplied with a complex signal with phase shift keying of the measuring channel, harmonic voltages at a frequency of VR of the rotor of the helicopter, measure the angular coordinates of the source of radio emissions and register them, a complex signal with phase manipulation of the measuring channel is multiplied with a reference voltage, a low-frequency voltage proportional to the modulating code is extracted, and it is recorded, a low-frequency voltage is simultaneously multiplied with a complex signal with phase manipulation of the measuring channel , emit harmonic voltage and use it as a reference voltage. 2. Устройство для определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, содержащее синхронизатор, переключатель сектора обзора, генератор строб-импульсов, черырехцветный индикатор, тепловизионный датчик, телевизионный датчик, блок приема, цифровой обработки и регистрации и четыре радиолокатора, каждый из которых состоит из последовательно включенных передатчика, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, антенного переключателя, второй вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, а вход-выход связан с приемопередаточной антенной, приемника, второй вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, и блока обработки, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, а выход подключен к индикатору, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, к выходу синхронизатора последовательно подключены тепловизионный датчик и блок приема, цифровой обработки и регистрации, второй вход которого через телевизионный датчик соединен с выходом синхронизатора, а третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы соединены с выходами синхронизатора и антенных переключателей радиолокаторов соответственно, при этом приемопередающие антенны размещены на концах лопастей несущего винта вертолета соответственно, отличающееся тем, что оно снабжено пятой приемопередаточной антенной, пятым антенным переключателем, пятым приемником, задающим генератором, генератором псевдослучайной последовательности, фазовым манипулятором, усилителем мощности, пятью перемножителями, двумя фильтрами нижних частот экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором высоты, тремя узкополосными фильтрами, двумя фазометрами и опорным генератором, причем к выходу синхронизатора последовательно подключены задающий генератор фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, усилитель мощности, пятый антенный переключатель, второй вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, а вход-выход связан с пятой приемопередаточной антенной, размещенной над втулкой несущего винта вертолета, пятый приемник, второй вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, блок регулируемой задержки, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя мощности, первый фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключен индикатор высоты, к выходу пятого приемника последовательно подключены второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего приемника, первый узкополосный фильтр и первый фазометр, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход подключен к восьмому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, к выходу пятого приемника последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого приемника, второй узкополосный фильтр и второй фазометр, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход подключен к девятому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, к выходу пятого приемника последовательно подключены четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, третий узкополосный фильтр, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого приемника, и второй фильтр нижних частот, выход которого подключен к десятому входу блока приема, цифровой обработки и регистрации, пятая приемопередающая антенна размещена над втулкой несущего винта вертолета, опорный генератор, первая, вторая, третья и четвертая приемопередающие антенны кинематически связаны с двигателем. 2. Device for determining the place of leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground, containing a synchronizer, a sector switch, a strobe pulse generator, a four-color indicator, a thermal imaging sensor, a television sensor, a reception unit, digital processing and recording, and four radars, each of which consists of a series-connected transmitter, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, an antenna switch, the second input of which is connected to the output of the sector switch o a gap, and the input-output is connected to the transceiver antenna, the receiver, the second input of which is connected to the output of the strobe pulse generator, and the processing unit, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, and the output is connected to the indicator, the control input of which is connected to the output of the synchronizer, a thermal imaging sensor and a reception unit, digital processing and registration, are connected to the synchronizer output in series, the second input of which is connected to the synchronizer output through a television sensor, and the third, fourth, fifth the seventh and seventh inputs are connected to the outputs of the synchronizer and antenna switches of the radars, respectively, while the transceiver antennas are located at the ends of the rotor blades of the helicopter, respectively, characterized in that it is equipped with a fifth transceiver antenna, fifth antenna switch, fifth receiver, master oscillator, pseudo-random sequence generator , phase manipulator, power amplifier, five multipliers, two low-pass filters by an extreme controller, block ohms of adjustable delay, an altitude indicator, three narrow-band filters, two phase meters and a reference oscillator, and the master oscillator, the second input of which is connected to the output of the pseudo-random sequence generator, a power amplifier, the fifth antenna switch, the second input of which is connected to the synchronizer output, are connected in series the output of the field of view switch, and the input-output is connected to the fifth transceiver antenna located above the rotor hub of the helicopter, the fifth a receiver, the second input of which is connected to the output of the strobe generator, an adjustable delay unit, a first multiplier, the second input of which is connected to the output of the power amplifier, the first low-pass filter and an extreme regulator, the output of which is connected to the second input of the adjustable delay unit, to the second output which the height indicator is connected to, the second multiplier is connected in series to the output of the fifth receiver, the second input of which is connected to the output of the third receiver, the first narrow-band filter and the first a meter, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and the output is connected to the eighth input of the reception, digital processing and registration unit, the third multiplier is connected in series to the output of the fifth receiver, the second input of which is connected to the output of the fourth receiver, the second narrow-band filter and the second phase meter, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and the output is connected to the ninth input of the receiving, digital processing and registration unit, a fourth is connected in series to the output of the fifth receiver the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the second low-pass filter, the third narrow-band filter, the fifth multiplier, the second input of which is connected to the output of the fifth receiver, and the second low-pass filter, the output of which is connected to the tenth input of the reception, digital processing and registration unit, the fifth transceiver antenna is located above the rotor hub of the helicopter, the reference generator, the first, second, third and fourth transceiver antennas are kinematically connected to the engine.
RU2010137038/28A 2010-09-03 2010-09-03 Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect RU2439519C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137038/28A RU2439519C1 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010137038/28A RU2439519C1 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2439519C1 true RU2439519C1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45784206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010137038/28A RU2439519C1 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2439519C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628872C2 (en) * 2015-06-26 2017-08-22 ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Method for determining location of liquid or gas escape from pipe located in ground, and device for its implementation
CN110230780A (en) * 2019-06-12 2019-09-13 浙江大学 Water supply line soil's rigidity method based on Ground Penetrating Radar 3-D image attributive analysis
RU2700740C1 (en) * 2018-11-13 2019-09-19 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for determination of fuel leaks

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628872C2 (en) * 2015-06-26 2017-08-22 ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы Method for determining location of liquid or gas escape from pipe located in ground, and device for its implementation
RU2700740C1 (en) * 2018-11-13 2019-09-19 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for determination of fuel leaks
CN110230780A (en) * 2019-06-12 2019-09-13 浙江大学 Water supply line soil's rigidity method based on Ground Penetrating Radar 3-D image attributive analysis
CN110230780B (en) * 2019-06-12 2021-02-26 浙江大学 Water supply pipeline leakage detection method based on ground penetrating radar three-dimensional image attribute analysis
US11900630B2 (en) 2019-06-12 2024-02-13 Zhejiang University Method for detecting leakage of water supply pipe based on ground-penetrating radar three-dimensional image attribute analysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2942637B1 (en) Change detection device, change detection method and recording medium
RU2449326C2 (en) Method of determining state of ice cover
US5673050A (en) Three-dimensional underground imaging radar system
US8508402B2 (en) System and method for detecting, locating and identifying objects located above the ground and below the ground in a pre-referenced area of interest
US10338215B2 (en) Measuring point information providing device, change detection device, methods thereof, and recording medium
US10451731B2 (en) Software-defined radio earth atmosphere imager
CN102508222A (en) Middle and upper atmospheric wind field retrieval method
CN104407338A (en) Chinese HY-2 satellite microwave scatterometer-based polar sea ice identification method
RU2419814C1 (en) Helicopter radio electronic complex
RU2439519C1 (en) Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect
Pierrottet et al. Flight test performance of a high precision navigation Doppler lidar
RU2436130C2 (en) Method and system for radar probing earth interior
RU2540982C1 (en) Method of determining coordinates of targets (versions) and system therefor (versions)
Bahcivan et al. Radio Aurora Explorer: Mission science and radar system
RU2231037C1 (en) Method of location of leakage of liquid or gas in pipe line laid in ground
Kikuta et al. Robust subsurface velocity change detection method with Yakumo multistatic GPR system
RU2413250C1 (en) Environmental monitoring method
RU2602274C1 (en) Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object
Isrie et al. Measuring, logging, and visualizing pulsed electromagnetic fields combined with gps location information
Miccinesi et al. Monostatic/Bistatic interferometric radar for monitoring slander structures
US20040004480A1 (en) Precision grid survey apparatus and method for the mapping of hidden ferromagnetic structures
RU2628872C2 (en) Method for determining location of liquid or gas escape from pipe located in ground, and device for its implementation
RU2537092C2 (en) Method of environmental monitoring and system for its realisation
RU2015143476A (en) METHOD OF ECOLOGICAL MONITORING AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2411476C1 (en) Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method