RU2448017C1

RU2448017C1 - Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде

Info

Publication number: RU2448017C1
Application number: RU2010137039/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Добротворский (RU); Александр Николаевич Добротворский; Павел Григорьевич Бродский (RU); Павел Григорьевич Бродский; Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев; Валерий Павлович Леньков (RU); Валерий Павлович Леньков; 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: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-04-20
Also published as: RU2010137039A

Abstract

Изобретение относится к спасательным средствам и может быть использовано для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде. Система содержит спасательный жилет, надетый на человека, с источниками (1) и (2) света, передатчиками (19) и (20) с передающими антеннами (21) и (22) соответственно и приемник, установленный на пункте контроля. Каждый передатчик (19, 20) содержит задающий генератор, n-отводную линию задержки, фазоинверторы, сумматор, усилитель мощности и передающую антенну (21, 22). Приемник, установленный на пункте контроля, содержит пять приемных антенн, пять усилителей высокой частоты, пять смесителей, два гетеродина, пять усилителей промежуточной частоты, семь перемножителей, шесть узкочастотных фильтров, четыре корелятора. Четыре пороговых блока, шесть ключей, блок регистрации, фильтр нижних частот, четыре фазометра, два вычитателя, два сумматора. Достигается повышение точности пеленгации человека, терпящего бедствие на воде. 8 ил.

Description

Предлагаемая система относится к спасательным средствам и может быть использована для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, и определения его местонахождения.

Известны спасательные системы и устройства [авт. свид. СССР №№988655, 348256, 1505840, 1588636, 1615054, 1643325, 1664653; патенты RU №№2000995, 2038259, 2051838, 2193990, 2240950, 2299832; патенты США №№3621501, 4889511; патент Великобритании №1145051 и другие].

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде» [патент RU №2299832], которая и выбрана в качестве прототипа.

Данная система обеспечивает повышение помехоустойчивости приемника, устранение неоднозначности измерения несущей частоты и повышение надежности обнаружения человека, терпящего бедствие на воде. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Причем для подавления указанных сигналов используется корреляционная обработка принимаемых сигналов бедствия. За счет корреляционной обработки принимаемых сигналов бедствия устраняется и неоднозначность фазовых измерений.

При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Т_п и длительностью Т_с на определенной частоте ω_с, которая отводится именно для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации. Данный сигнал за счет фазовой манипуляции обеспечивает возможность для передачи основных сведений о человеке, терпящем бедствие на воде.

Пеленгация человека, терпящего бедствие на воде, осуществляется фазовым методом с помощью приемных антенн, размещенных на летательном аппарате (вертолете, самолете, космическом аппарате) в виде геометрического прямого угла. При этом в каждой плоскости имеется только одна измерительная база d₁ (d₂), что ограничивает потенциальные возможности фазового метода пеленгации.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем повышения точности измерения угловых координат α и β при грубых измерительных базах малого размера, на которые физически невозможно разместить две приемные антенны, и повышение точности пеленгования за счет увеличения точных измерительных баз, физически не разнося в пространстве приемные антенны.

Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, включающая, в соответствии с ближайшим аналогом, спасательный жилет, надетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, источник тока, два размыкателя электрической цепи, две сообщающиеся герметические емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, при этом одна из герметичных емкостей расположена в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, мембрана каждой емкости связана с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, и приемник, установленный на пункте контроля и содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр и первый ключ, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, последовательно включенные третью приемную антенну, третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, третий узкополосный фильтр и второй ключ, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина, первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, первый узкополосный фильтр, первый фазометр и блок регистрации, второй вход которого через второй фазометр соединен с выходом первого узкополосного фильтра, последовательно подключенные к выходу первого усилителя промежуточной частоты, первый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, и первый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенные к выходу третьего усилителя промежуточной частоты, второй коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и второй пороговый блок, выход которого соединен с вторым выходом второго ключа, последовательно подключенные к выходу первого порогового блока третий ключ, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, четвертый узкополосный фильтр, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, а также четвертый и пятый ключи, третий и четвертый пороговые блоки, при этом частоты первого ω_г1 и второго ω_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с принимаемого сигнала бедствия

ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр,

приемные антенны размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещена первая приемная антенна, общая для второй и третьей приемных антенн, размещенных в азимутальной и угломестной плоскостях соответственно, каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, в некоторых m-отводах которой включены фазоинверторы, сумматора, (m+1)-й вход которого соединен с выходом задающего генератора, и усилитель мощности, выход которого соединен с передающей антенной, время задержки τ_з между соседними отводами n-отводной линии задержки выбрано равным длительности τ_э радиоимпульса, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена четвертой и пятой приемными антеннами, четвертым и пятым усилителями высокой частоты, четвертым и пятым смесителями, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, шестым и седьмым перемножителями, пятым и шестым узкополосными фильтрами, третьим и четвертым корреляторами, третьим и четвертым фазометрами, двумя вычитателями и двумя сумматорами, причем второй вход третьего ключа соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй вход первого фазометра соединен с выходом первого ключа, второй вход второго фазометра соединен с выходом второго ключа, к выходу четвертой приемной антенны последовательно подключены четвертый усилитель высокой частоты, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, четвертый усилитель промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр, четвертый ключ и третий фазометр, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к четвертому входу блока регистрации, к выходу четвертого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и третий пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, к выходу пятой приемной антенны последовательно подключены пятый усилитель высокой частоты, пятый смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, пятый усилитель промежуточной частоты, седьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, шестой узкополосный фильтр, пятый ключ и четвертый фазометр, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к пятому входу блока регистрации, к выходу пятого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены четвертый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и четвертый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом пятого ключа, шестой вход блока регистрации через первый вычитатель соединен с выходом первого и третьего фазометров, седьмой вход блока регистрации через первый сумматор соединен с выходами первого и третьего фазометров, восьмой вход блока регистрации через второй вычитатель соединен с выходами второго и четвертого фазометров, девятый вход блока регистрации через второй сумматор соединен с выходами второго и четвертого фазометров, четвертая и пятая приемные антенны размещены на сторонах геометрического прямого угла соответственно.

На фиг.1 схематично изображен спасательный жилет, надетый на человека, на фиг.2 - то же, разрез. Структурная схема приемника, установленного на пункте контроля, представлена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, изображена на фиг.4. Взаимное расположение приемных антенн показано на фиг.5. Геометрическая схема расположения летательного аппарата (ЛА) и человека (Ч), терпящего бедствие на воде, показана на фиг.6. Структурная схема передатчика 19 (20) представлена на фиг.7. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, изображены на фиг.8.

Система содержит спасательный жилет с источниками 1 и 2 света, передатчиками 19 и 20 с передающими антеннами 21 и 22 соответственно и приемник, установленный на пункте контроля.

Спасательный жилет, кроме того, содержит источник 3 энергии, кабели 4 и 5 подвода энергии к источникам 1 и 2 света и передатчикам 19 и 20, патроны 6 и 7, мембраны 8 и 9 и связанные с ними рычаги 10 и 11 с контактами 12 и 13, а также герметичную пневмомагистраль 14, связывающую герметичные воздушные полости 15 и 16. Места ввода кабелей 4 и 5 от источника 3 энергии в полости 15 и 16 загерметизированы уплотнительными кольцами 17 и 18. Источник 1 света и передатчик 19, источник 2 света и передатчик 20 подключены параллельно к источнику 3 энергии.

Каждый передатчик 19 (20) выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора 81, n-отводной линии задержки 82.i (i=1, 2, …, n), время задержки τ_з между соседними отводами n-отводной линии задержки выбрано равным длительности τ_эi, между ближайшими соседними отводами равно длительности τ_э радиоимпульса (τ_эi=τ_э). В некоторых отводах линии задержки 82.i включены фазоинверторы 83.j (j=1, 2, …, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M(t) (фиг.8, д) человека, терпящего бедствие на воде. Выходы m-фазоинверторов и выход задающего генератора 81 подключены к сумматору 84, выход которого через усилитель 66 мощности подключен к передающей антенне 21 (22).

Приемник, установленный на пункте контроля, содержит последовательно включенные первую приемную антенну 23, первый усилитель 26 высокой частоты, первый смеситель 31, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 29, первый усилитель 34 промежуточной частоты, второй перемножитель 39, второй узкополосный фильтр 41, первый ключ 47, первый фазометр 53 и блок 55 регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну 24, второй усилитель 27 высокой частоты, второй смеситель 32, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 30, третий усилитель 36 промежуточной частоты, третий перемножитель 40, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, третий узкополосный фильтр 42, второй ключ 48 и второй фазометр 54, выход которого соединен со вторым входом блока 55 регистрации, последовательно включенные четвертую приемную антенну 49, четвертый усилитель 51 высокой частоты, четвертый смеситель 56, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 30, и первый узкополосный фильтр 38, выход которого соединен с вторым входом фазометров 53, 54, 75 и 76. К выходу первого усилителя 34 промежуточной частоты последовательно подключены первый коррелятор 43, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 35 промежуточной частоты, и первый пороговый блок 45, выход которого соединен с вторым входом первого ключа 47. К выходу третьего усилителя 36 промежуточной частоты последовательно подключены второй коррелятор 44, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, и второй пороговый блок 46, выход которого соединен со вторым входом второго ключа 48. К выходу четвертого усилителя 63 промежуточной частоты последовательно подключены третий коррелятор 65, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, и третий пороговый блок 67, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа 69. К выходу пятого усилителя 64 промежуточной частоты последовательно подключены четвертый коррелятор 66, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 промежуточной частоты, и четвертый пороговый блок 68, выход которого соединен с вторым входом пятого ключа 70. К выходу усилителя 34 промежуточной частоты последовательно подключены третий ключ 57, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 45, четвертый перемножитель 58, второй вход которого соединен с выходом фильтра 61 нижних частот, четвертый узкополосный фильтр 60, пятый перемножитель 59, второй вход которого соединен с выходом ключа 57, и фильтр 61 нижних частот, выход которого соединен с третьим входом блока 55 регистрации, шестой вход которого через первый вычитатель 77 соединен с выходами фазометров 53 и 75, седьмой вход через первый сумматор 79 соединен с выходами фазометров 53 и 78, восьмой и девятый входы блока 55 регистрации через второй вычитатель 78 и второй сумматор 80 соединены с выходами фазометров 54 и 76 соответственно.

Приемные антенны 23, 24, 25, 49 и 50 размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещена первая приемная антенна 23.

Система работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.1, давление окружающей среды Р₂ на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление P₁ на мембрану. Мембрана 9 находится в поджатом, мембрана 8 в отжатом состоянии. Следовательно, рычаг 11 отжимает контакт 13 от источника 2 света и передатчика 20, а рычаг 10 поджимает контакт 12 к источнику 1 света и передатчику 19. Источник света 1 горит, источник света 2 не горит, передатчик 20 не работает, передатчик 19 включается.

При этом задающий генератор 81 формирует радиоимпульс (фиг.8, а)

u_c(t)=U_c·cos(ω_ct+φ_c), 0≤t≤τ_э,

где U_c, ω_c, φ_с, τ_э - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса, который поступает на вход многоотводной линии задержки 82.i (i=1, 2, …, n) и на (m+1)-й вход сумматора 84. Время задержки τ_зi между ближайшими соседними отводами равно длительности τ_эрадиоимпульса (τ_зi=τ_э, i=1, 2, …, n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 83.j (j=1, 2, …, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M(t) (фиг.8, д) человека, терпящего бедствие на воде. На выходе сумматора 84 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии задержки 82.i и с выхода задающего генератора 81 (фиг.8, д)

где φ_к(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.8, б), причем φ_к(t)=const при кτ_э<t<(к+1)τ_э и может изменяться скачком при t=кτ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (к=1, 2, …, n);

τ_э, n - длительность и количество радиоимпульсов, из которых составлен сигнал длительностью Т_c (Т_с=τ_эn).

Каждый человек, терпящий бедствие на воде, имеет свой индивидуальный модулирующий код M(t), который содержит, например, фамилию, имя и отчество, принадлежность к стране, фирме, типу корабля и т.п.

Данный ФМн-сигнал после усиления в усилителе мощности 85 излучается передающей антенной 21 в эфир (фиг.7).

Если человек совершает поворот относительно горизонтальной оси на 180°, тогда наверху оказывается источник 2 света и передатчик 20 с передающей антенной 22. Давление среды на мембрану 8 становится больше, чем на мембрану 9, мембрана 8 поджимается, рычаг 10 размыкает контакт 12 с источником 1 света и передатчиком 19 с передающей антенной 21, цепь размыкается, источник 1 света гаснет, передатчик 19 выключается. Одновременно воздух из полости 15 перетекает через магистраль 14 в полость 16, мембрана 9 отжимается, рычаг 11 замыкает контакт 13 с источником 2 света и передатчиком 20 с передающей антенной 22. Источник 2 света загорается, а передатчик 20 излучает сложный ФМн-сигнал бедствия.

В ночное время и в хорошую погоду источник света может быть обнаружен визуально на значительном расстоянии. Однако в светлое время и в плохую погоду источник света обнаружить затруднительно.

Радиоизлучение является беспогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом ФМн-сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Т_п и длительностью Т_с на определенной частоте ω_с, которая отводится именно для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации.

Приемник-пеленгатор размещается на пункте контроля, который может быть размещен на суше, на кораблях различного назначения, в том числе и на кораблях поиска и спасения, а также на летательных аппаратах (вертолетах, самолетах и космических аппаратах).

Приемные антенны 23, 24, 25, 49 и 50, поднятые над поверхностью воды, например, с помощью летательного аппарата и расположенные в виде геометрического прямого угла (фиг.5), принимают сигнал бедствия:

где ±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала бедствия, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;

φ₁-φ₅ - начальные фазы сигнала бедствия.

Указанные сигналы с выхода приемных антенн 23, 24, 25, 49 и 50 через усилители 26, 27, 28, 51 и 52 высокой частоты поступают на первые входы смесителей 31, 32, 33, 56 и 62, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 29 и 30:

u_r1(t)=U_r1·cos(ω_r1t+φ_r1),

u_r2(t)=U_r2·cos(ω_r2t+φ_r2),

частоты которых разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_r2-ω_r1=ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с

ω_с-ω_r1=ω_r1-ω_c=ω_пр

Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления корреляционной обработкой (фиг.4).

На выходах смесителей 31, 32, 33, 56 и 62 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34, 35, 36, 63 и 64 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

,

где

,

ω_пр=ω_с-ω_r1=ω_r2-ω_c - промежуточная частота;

φ_пр1=φ₁-φ_r1; φ_пp2=φ_r2-φ₂;

φ_пр3=φ_r2-φ₃; φ_пр4=φ_r2-φ₄;

φ_пр5=φ_r2-φ₅.

Напряжения u_r1(t) и u_r2(t) со вторых выходов гетеродинов 29, 30 подаются на два входа перемножителя 37, на выходе которого образуется напряжение

u_r1(t)=U_r·cos[(ω_r2-ω_r1)t+φ_r]=U_r·cos(2ω_прt+φ_r),

где

,

φ_r=φ_r2-φ_r1,

которое выделяется узкополосным фильтром 38.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t), u_пр1(t) и u_пр3(t), u_пр1(t) и u_пр4(t), u_пр1(t) и u_пр5(t) с выходов усилителей 34, 35, 36, 63 и 64 подаются на входы перемножителей 39, 40, 71 и 72, на выходах которых образуются следующие напряжения:

u₆(t)=U₆·cos(2ω_прt+φ_r+Δφ₁),

u₇(t)=U₇·cos(2ω_прt+φ_r+Δφ₂),

u₈(t)=U₈·cos(2ω_прt+φ_r+Δφ₃),

u₉(t)=U₉·cos(2ω_прt+φ_r+Δφ₄), 0≤t≤T_c,

где

,

;

d₁, d₂, d₃, d₄ - измерительные базы;

λ - длина волны;

α, β - угловые координаты (азимут, угол места) источника излучения сигнала бедствия, которые выделяются узкополосными фильтрами 41, 42, 73 и 74 соответственно.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t), u_пр1(t) и u_пр3(t), u_пр1(t) и u_пр4(t), u_пр1(t) и u_пр5(t) с выходов усилителей 34, 35, 36, 63 и 64 одновременно поступают на два входа корреляторов 43, 44, 65 и 66, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₁(τ), R₂(τ), R₃(τ), R₄(τ). Указанные напряжения поступают на входы пороговых блоков 45, 46, 67 и 68, где сравниваются с пороговым напряжением U_пор.

Так как канальные напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t), u_пр1(t) и u_пр3(t), u_пр1(t) и u_пр4(t), u_пр1(t) и u_пр5(t) образуются одним и тем же ФМн-сигналом бедствия, принимаемым по основному каналу на частоте ω_с, то между ними существует сильная корреляционная связь. Корреляционные функции R₁(τ), R₂(τ), R₃(τ), R₄(τ) сложных ФМн-сигналов обладают замечательным свойством - они имеют высокий уровень главного лепестка и сравнительно низкий уровень боковых лепестков. Поэтому выходные напряжения коррелянтов 43, 44, 65 и 66 достигают максимального значения и превышают пороговый уровень U_пор в пороговых блоках 45, 46, 67 и 68.

При превышении порогового напряжения в пороговых блоках 45, 46, 67 и 68 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 47, 48, 57, 69 и 70, открывая их. В исходном состоянии указанные ключи всегда закрыты.

При этом напряжения u₆(t), u₇(t), u₈(t) и u₉(t) с выходов узкополосных фильтров 41, 42, 73 и 74 через открытые ключи 47, 48, 69 и 70 поступают на первые входы фазометров 53, 54, 75 и 76, на вторые входы которых подается гармоническое напряжение u_r(t) с выхода узкополосного фильтра 38.

Фазометры 53, 54, 75 и 76 измеряют фазовые сдвиги:

;

которые фиксируются блоком 55 регистрации.

При этом меньшими измерительными базами d₃ и d₄ образованы грубые, но однозначные шкалы отсчета углов α и β, а большими базами d₁ и d₂ образованы точные, но неоднозначные шкалы отсчета углов α и β. Между указанными измерительными базами устанавливаются следующие неравенства:

,

Однако в ряде случаев при измерении углов α и β грубые базы d₃ и d₄ могут быть столь малы, что на них физически невозможно разместить две антенны.

А для повышения точности пеленгования источника излучения сигнала бедствия необходимо увеличить измерительные базы d₁ и d₂, что также невозможно сделать в ряде случаев, особенно на борту летательного аппарата.

В таких случаях возможно формирование измерительных баз косвенным методом.

Измерение разности разностей фаз:

Δφ_р1=Δφ₁-Δφ₃, Δφ_р2=Δφ₂-Δφ₄

Эквивалентно измерению фазовых сдвигов на измерительных базах

d₅=d₁-d₃, d₆=d₂-d₄

Измерение суммы разностей фаз:

Δφ_Σ1=Δφ₁+Δφ₃, Δφ_Σ2=Δφ₂+Δφ₄

d₇=d₁+d₃, d₈=d₂+d₄

При этом между сформированными измерительными базами выполняются следующие неравенства:

Разности разностей фаз Δφ_р1 и Δφ_р2 и суммы разностей фаз Δφ_Σ1 и Δφ_Σ2 определяются вычитателями 77, 78 и сумматорами 79, 80 и фиксируются блоком 55 регистрации.

Зная высоту h полета летательного аппарата и измерив угловые координаты α и β, можно точно и однозначно определить координаты источника излучения ФМн-сигнла бедствия (человека, терпящего бедствие на воде) (фиг.6).

Одновременно напряжение u_пр1(t) (фиг.8, е) с выхода усилителя 34 промежуточной частоты через открытый ключ 57 поступает на первые входы перемножителей 58 и 59. На второй вход перемножителя 59 с выхода узкополосного фильтра 60 поступает опорное напряжение (фиг.8, ж)

На выходе перемножителя 59 образуется суммарное напряжение

,

где

Фильтром 61 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг.8, з)

u_н(t)=U_Σcosφ_к(t),

пропорциональное моделирующему коду M(t) (фи.8, б), которое фиксируется блоком 55 регистрации.

Одновременно напряжение u_н(t) с выхода фильтра 61 нижних частот поступает на второй вход перемножителя 58. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение

где U_o=2U₁,

которое выделяется узкополосным фильтром 60, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй вход перемножителя 59.

Описанная выше работа приемника соответствует случаю приема полезного ФМн-сигнала бедствия по основному каналу на частоте ω_c.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1 или по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2, то на выходах корреляторов 43, 44, 65 и 66 напряжения отсутствуют. Ключи 47, 48, 69 и 70 не открываются и указанные ложные сигналы (помехи) подавляются.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте ω_к1 или по второму комбинационному каналу на частоте ω_к2, или по любому другому дополнительному каналу.

Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому и второму зеркальным каналам на частотах ω_з1 и ω_з2, то на выходах корреляторов напряжения отсутствуют. Однако ключи 47, 48, 69 и 70 в этом случае не открываются. Это объясняется тем, что канальные напряжения образуются разными ложными сигналами (помехами), принимаемые на разных частотах ω_з1 и ω_з2. Поэтому между канальными напряжениями существует слабая корреляционная связь. Выходные напряжения корреляторов 43, 44, 65 и 66 не достигают максимального значения и не превышают порогового напряжения U_пор в пороговых блоках 45, 46, 67 и 68. Ключи 47, 48, 69 и 70 не открываются и указанные ложные сигналы (помехи) подавляются.

По аналогичной причине подавляются и все другие ложные сигналы (помехи), одновременно принимаемые по двум или более другим дополнительным каналам.

Приемник инвариантен к нестабильности несущей частоты и виду модуляции принимаемых сигналов, так как пеленгация источника излучения ФМн-сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте, равной разности частот ω_r2-ω_r1=2ω_пр гетеродинов 29 и 30.

С точки зрения обнаружения сложные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскирован шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Опорное напряжение, необходимое для выделения модулирующего кода из принимаемого ФМн-сигнала, формируется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала промежуточной частоты. Для этого используется универсальный демодулятор ФМн-сигналов, состоящий из перемножителей 58 и 59, узкополосного фильтра 60 и фильтра 61 нижних частот. Данный демодулятор свободен от явления «обратной работы», присущей известным устройствам, которые также выделяют опорное напряжение из самого принимаемого ФМн-сигнала.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения позволяет увеличить диапазон однозначного измерения угловых координат α и β при грубых базах малого размера, на которых физически невозможно разместить две приемные антенны.

Кроме того, данная система обеспечивает значительное повышение точности пеленгации человека, терпящего бедствие на воде, за счет увеличения точных измерительных баз, физически не разнося в пространстве приемные антенны. Это достигается косвенным методом, используя разности и суммы измеренных разностей фаз.

Тем самым функциональные возможности системы расширены.

Claims

Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, включающая спасательный жилет, надетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, источник тока, два размыкателя электрической цепи, две сообщающиеся герметические емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, при этом одна из герметичных емкостей расположена в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, мембрана каждой емкости связана с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, и приемник, установленный на пункте контроля и содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр и первый ключ, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и второй усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, последовательно включенные третью приемную антенну, третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, третий узкополосный фильтр и второй ключ, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина, первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, первый узкополосный фильтр, первый фазометр и блок регистрации, второй вход которого через второй фазометр соединен с выходом первого узкополосного фильтра, последовательно подключенные к выходу первого усилителя промежуточной частоты, первый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, и первый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенные к выходу третьего усилителя промежуточной частоты, второй коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и второй пороговый блок, выход которого соединен с вторым выходом второго ключа, последовательно подключенные к выходу первого порогового блока третий ключ, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, четвертый узкополосный фильтр, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и фильтр нижних частот, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, а также четвертый и пятый ключи, третий и четвертый пороговые блоки, при этом частоты первого ω_г1 и второго ω_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты ω_г2-ω_г1=2ω_пр и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с принимаемого сигнала бедствия ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр, приемные антенны размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещена первая приемная антенна, общая для второй и третьей приемных антенн, размещенных в азимутальной и угломестной плоскостях соответственно, каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, n-отводной линии задержки, в некоторых m-отводах которой включены фазоинверторы, сумматора, (m+1)-й вход которого соединен с выходом задающего генератора, и усилитель мощности, выход которого соединен с передающей антенной, время задержки τ_з между соседними отводами n-отводной линии задержки выбрано равным длительности τ_э радиоимпульса, отличающаяся тем, что она снабжена четвертой и пятой приемными антеннами, четвертым и пятым усилителями высокой частоты, четвертым и пятым смесителями, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, шестым и седьмым перемножителями, пятым и шестым узкополосными фильтрами, третьим и четвертым корреляторами, третьим и четвертым фазометрами, двумя вычитателями и двумя сумматорами, причем второй вход третьего ключа соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй вход первого фазометра соединен с выходом первого ключа, второй вход второго фазометра соединен с выходом второго ключа, к выходу четвертой приемной антенны последовательно подключены четвертый усилитель высокой частоты, четвертый смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, четвертый усилитель промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр, четвертый ключ и третий фазометр, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к четвертому входу блока регистрации, к выходу четвертого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и третий пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, к выходу пятой приемной антенны последовательно подключены пятый усилитель высокой частоты, пятый смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, пятый усилитель промежуточной частоты, седьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, шестой узкополосный фильтр, пятый ключ и четвертый фазометр, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к пятому входу блока регистрации, к выходу пятого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены четвертый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, и четвертый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом пятого ключа, шестой вход блока регистрации через первый вычитатель соединен с выходом первого и третьего фазометров, седьмой вход блока регистрации через первый сумматор соединен с выходами первого и третьего фазометров, восьмой вход блока регистрации через второй вычитатель соединен с выходами второго и четвертого фазометров, девятый вход блока регистрации через второй сумматор соединен с выходами второго и четвертого фазометров, четвертая и пятая приемные антенны размещены на сторонах геометрического прямого угла соответственно.