RU2464592C1

RU2464592C1 - Automatic unmanned diagnostic complex

Info

Publication number: RU2464592C1
Application number: RU2011146892/28A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Адамович Заренков (RU); Вячеслав Адамович Заренков; Дмитрий Вячеславович Заренков (RU); Дмитрий Вячеславович Заренков; Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев; Борис Васильевич Койнаш (RU); Борис Васильевич Койнаш
Original assignee: Вячеслав Адамович Заренков; Дмитрий Вячеславович Заренков; Виктор Иванович Дикарев; Борис Васильевич Койнаш
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-10-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: complex comprises an automatic control system, NAVSTAR or GLONASS global navigation system satellites, a navigation system, an inertial navigation system, navigation signal receiving equipment, a computer for calculating real coordinates of the satellite navigation system, a radio beacon, an air-high speed signal system, a small-size low-range radio altimetre, an automatic remote control system, a radio control command system, an information-logic unit, a radio control command receiving equipment, a viewing television system, a radiotelemetry system, a system for automatic control of operation of on-board aircraft systems with a computer, an engine control system, an automatic control system computer, a radio relay, an on-board system control unit, an on-board information storage, a landing and parachute deployment system, a unit for controlling the system for diagnosing the state of main gas pipelines, a system for diagnosing state of main gas pipelines, a radio altimeter, a ground control station, a ground control panel, a launcher and a rescue system, rudders. The radiotelemetry system has two radio stations, each consisting of a transceiving antenna, a high frequency generator, a phase-shift keyer, three mixers, three heterodynes, a discrete message and command source, two power amplifiers, two intermediate frequency amplifiers, a band-pass filter, a duplexer, a correlator, a threshold unit, a switch, a phase detector and a multiplier.

EFFECT: high selectivity and noise-immunity of radio station receivers.

6 dwg

Description

Предлагаемый комплекс относится к области диагностической техники и может быть использован для систематического диагностического контроля магистральных газопроводов и хранилищ, а именно для раннего обнаружения нарушений герметичности, повреждений и утечек в газопроводе, за счет обеспечения лучших условий выполнения мониторинга, повышения оперативности и достоверности измерения параметров состояния газовых трубопроводов с помощью диагностической аппаратуры, установленной на носитель - дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА).The proposed complex relates to the field of diagnostic equipment and can be used for systematic diagnostic monitoring of gas pipelines and storage facilities, namely for early detection of leakages, damage and leaks in a gas pipeline, by providing better monitoring conditions, increasing the efficiency and reliability of measuring gas state parameters pipelines using diagnostic equipment mounted on a carrier - a remotely piloted aircraft at (UAV).

Известны системы и устройства для дистанционного контроля состояния магистральных трубопроводов (патенты РФ №№2.017.138, 2.040.783, 2.091.759, 2.158.423, 2.200.900, 2.256.894, 2.509.002, 2.362.981; патенты США №№3.490.032, 3.808.519, 6.229.313, 6.766.226; патент EP №0.052.053; патент WO №0.008.435; журнал «Крылья России», 1998, М. Беспилотные самолеты «Пчелка-1Г», модели «Эксперт» и «Альбатрос», ОКБ им. А.С.Яковлева, и др.).Known systems and devices for remote monitoring of the state of trunk pipelines (RF patents Nos. 2,017.138, 2.040.783, 2.091.759, 2.158.423, 2.200.900, 2.256.894, 2.509.002, 2.362.981; US patents No. No. 3.490.032, 3.808.519, 6.229.313, 6.766.226; patent EP No. 0.052.053; patent WO No. 0.008.435; magazine “Wings of Russia”, 1998, M. Unmanned aircraft “Pchelka-1G”, models “Expert” and “Albatros”, OKB named after A.S. Yakovlev, etc.).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемому является «Автоматический беспилотный диагностический комплекс» (патент РФ №2.256.894, G01M 3/00, 2003), который выбран в качестве прототипа.Of the known systems and devices closest to the proposed is the "Automatic unmanned diagnostic complex" (RF patent No. 2.256.894, G01M 3/00, 2003), which is selected as a prototype.

Указанный комплекс обеспечивает обмен радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления путем использования дуплексной радиосвязи на двух частотах ω₁ и ω₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.The specified complex provides the exchange of radio telemetry and command information between a remotely piloted aircraft and ground control station by using duplex radio communication at two frequencies ω ₁ and ω ₂ and complex signals with phase shift keying.

Однако в приемниках радиостанций 15.1 и 15.2 радиотелеметрической системы 15 одно и то же значение второй промежуточной частоты ω_пр2 может быть получено в результате приема сигналов на ω₁ и ω_з1, ω₂ и ω_з2, т.е.However, in the receivers of the radio stations 15.1 and 15.2 of the radio telemetry system 15, the same value of the second intermediate frequency ω _pr2 can be obtained by receiving signals at ω ₁ and ω _З1 , ω ₂ and ω _З2 , i.e.

ω_пр2=ω₁-ω_Г1, ω_пр2=ω_Г1-ω_З1,ω _AC2 = ω ₁ -ω _G1 , ω _AC2 = ω _G1 -ω _Z1 ,

ω_пр2=ω_Г2-ω₂, ω_пр2=ω_З2-ω_Г2.ω _AC2 = ω _G2- ω ₂ , ω _AC2 = ω _Z2- ω _G2 .

Следовательно, если частоты настройки ω₁ и ω₂ принять за основные каналы приема, то наряду с ними будут иметь место зеркальные каналы приема, частоты ω_З1 и ω_З2 которых отличаются от частот ω₁ и ω₂ на 2ω_пр2 и расположены симметрично (зеркально) относительно частот ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов (фиг.3, 5). Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основным каналам. Поэтому они наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость приемников.Therefore, if the tuning frequencies ω ₁ and ω _{2 are} taken as the main receiving channels, then along with them there will be mirror receiving channels, the frequencies ω _З1 and ω _{З2 of} which differ from the frequencies ω ₁ and ω ₂ by 2ω _pr2 and are located symmetrically (mirror ) relative to the frequencies ω _G1 and ω _G2 local oscillators (Fig.3, 5). The conversion of the mirror channels of the reception occurs with the same conversion coefficient K _ol that the main channels. Therefore, they most significantly affect the selectivity and noise immunity of receivers.

Кроме зеркальных существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении следующих условий:In addition to mirrored, there are other additional (combination) reception channels. In general terms, any Raman receive channel occurs when the following conditions are met:

,

где ω_ki - частота i-го комбинационного канала приема;where ω _ki is the frequency of the i-th Raman reception channel;

m, n, i - целые положительные числа.m, n, i are positive integers.

Наиболее вредными комбинационными каналами являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты гетеродинов малого порядка (второй, третий и т.д.), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности по основным каналам. Так, четырем комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:The most harmful combinational channels are the channels formed by the interaction of the first harmonic of the frequency of small local oscillators (second, third, etc.), since the sensitivity of the receivers on these channels is close to the sensitivity on the main channels. So, four combination channels with m = 1 and n = 2 correspond to frequencies:

ω_К1=2ω_Г2-ω_пр2, ω_К2=2ω_Г1+ω_пр2,ω _K1 = 2ω _G2 _{-ω pr2} , ω _K2 = 2ω _G1 + ω _pr2 ,

ω_К3=2ω_Г2-ω_пр2, ω_К4=2ω_Г2+ω_пр2.ω _K3 = 2ω _G2 _{-ω pr2} , ω _K4 = 2ω _G2 + ω _pr2 .

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости приемников радиостанций.The presence of false signals (interference) received via mirror and Raman channels leads to a decrease in the selectivity and noise immunity of radio receivers.

Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости приемников радиостанций путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.An object of the invention is to increase the selectivity and noise immunity of radio receivers by suppressing false signals (interference) received via mirror and Raman channels.

Поставленная задача решается тем, что автоматический беспилотный диагностический комплекс (АБДК), содержащий в соответствии с ближайшим аналогом дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку с поршневым двигателем, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, содержащую инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру спутниковой навигационной системы, систему воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот и вычислитель действительных координат, подключенный к инерциальной навигационной системе и приемной аппаратуре спутниковой навигационной системы, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, включающую систему командного радиоуправления и обзорную телевизионную систему, систему автоконтроля работы бортовых систем, радиотелеметрическую систему, систему обеспечения посадки с устройством торможения основных колес шасси, систему диагностики состояния магистральных трубопроводов и блок управления системой диагностики, размещенные в фюзеляже летательного аппарата, при этом вычислитель действительных координат и первый вход-выход блока управления системой диагностики подключены к блоку управления бортовыми системами, второй вход-выход блока управления системой диагностики подключен к системе диагностики состояния газопровода, а третий вход-выход связан с системой командного радиоуправления, а также мобильный наземный пункт управления с устройствами связи и контроля, при этом радиотелеметрическая система выполнена в виде двух радиостанций, размещенных на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления соответственно, каждая из которых содержит последовательно включенные генератор высокой частоты, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений и команд, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина и первый усилитель второй промежуточной частоты, последовательно включенные перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход является выходом радиостанции, при этом частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыThe problem is solved in that an automatic unmanned diagnostic complex (ABDK), containing in accordance with the closest analogue a remotely piloted aircraft, including a glider, a power plant with a piston engine, an automatic control system with an onboard systems control unit, containing an inertial navigation system, a receiving satellite navigation system equipment, air-speed signal system, low-altitude radio altimeter and real coordinate calculator t connected to the inertial navigation system and receiving equipment of the satellite navigation system, an automatic remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems, including a command radio control system and a television viewing system, an automatic control system for the operation of on-board systems, a radio telemetry system, a landing support system with a braking device main wheels of the chassis, a system for diagnosing the condition of trunk pipelines and a control unit for the diagnostic bridges located in the aircraft fuselage, while the valid coordinate calculator and the first input-output of the diagnostic system control unit are connected to the on-board systems control unit, the second input-output of the diagnostic system control unit is connected to the gas pipeline diagnostics system, and the third input-output is connected with a command radio control system, as well as a mobile ground control station with communication and control devices, while the radio telemetry system is made in the form of two radio stations located on a remotely piloted aircraft and ground control station, respectively, each of which contains a high-frequency generator, a phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the source of discrete messages and commands, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, respectively and a first amplifier of a second intermediate frequency, a multiplier connected in series, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, a bandpass filter and a phase detector, a second input coupled to an output of the second oscillator, and the output is the output of the radio, the frequency ω and ω _r1 _r2 oscillators spaced apart by the value of the second intermediate frequency

ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр,ω _Г2 -ω _Г1 = 2ω _пр ,

радиостанция, размещенная на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_Г2, а принимаемый - на частоте ω₂=ω_Г1, а радиостанция, размещенная на наземном пункте управления, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂, а принимает - на частоте ω₁, отличается от ближайшего аналога тем, что приемник каждой радиостанции снабжен третьим смесителем, третьим гетеродином, вторым усилителем второй промежуточной частоты, коррелятором, пороговым блоком и ключом, причем к выходу второго усилителя мощности последовательно подключены третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, коррелятор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу перемножителя, частоты ω_Г2 и ω_Г3 второго и третьего гетеродинов приемника радиостанции, размещенной на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частотыa radio station located on a remotely piloted aircraft emits complex signals with phase shift keying at a frequency of ω ₁ = ω _CR1 = ω _G2 , and a received one at a frequency of ω ₂ = ω _G1 , and a radio station located at a ground control station, on the contrary, emits complex signals with phase shift keying at a frequency of ω ₂ , and receives at a frequency of ω ₁ , differs from the closest analogue in that the receiver of each radio station is equipped with a third mixer, a third local oscillator, a second amplifier of a second intermediate frequency, a correlator, a threshold block with a key and a key, and to the output of the second power amplifier, a third mixer is connected in series, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, the second amplifier of the second intermediate frequency, a correlator, the second input of which is connected to the output of the first amplifier of the second intermediate frequency, the threshold block and the key, the second the input of which is connected to the output of the first amplifier of the second intermediate frequency, and the output is connected to the first input of the multiplier, frequencies ω _Г2 and ω _{Г3 of the} second and third local oscillator receiver the remote hosted aircraft are spaced twice the second intermediate frequency

ω_Г2-ω_Г3=2ω_пр2,ω -ω _G2 _G3 = 2ω _WP2,

а частоты ω_Г1 и ω_Г3 второго и третьего гетеродинов приемника радиостанции, размещенной на наземном пункте управления, разнесены также на удвоенное значение второй промежуточной частотыand the frequencies ω _G1 and ω _{G3 of the} second and third local oscillators of the receiver of the radio station located at the ground control point are also separated by twice the value of the second intermediate frequency

ω_Г3-ω_Г1=2ω_пр2.ω -ω _G3 _G1 = 2ω _WP2.

Структурная схема автоматического беспилотного диагностического комплекса представлена на фиг.1. Структурная схема радиостанции 15.1, размещенной на борту дистанционно-пилотируемого летательного аппарата, изображена на фиг.2. Структурная схема радиостанции 15.2, размещенной на наземном пункте 26 управления, изображена на фиг.4. Частотные диаграммы, иллюстрирующие процесс преобразования сигналов, показаны на фиг.3 и 5. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы радиотелеметрической системы, изображены на фиг.6.The structural diagram of an automatic unmanned diagnostic complex is presented in figure 1. The structural diagram of the radio station 15.1, placed on board the remotely piloted aircraft, is shown in figure 2. The structural diagram of the radio station 15.2, located at the ground control point 26, is shown in Fig.4. Frequency diagrams illustrating the signal conversion process are shown in FIGS. 3 and 5. Timing diagrams explaining the principle of operation of the radio telemetry system are shown in FIG. 6.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс содержит систему 1 автоматического управления, спутники 2.i (i=1, 2, …, 24) глобальной навигационной системы ГЛОНАСС или НАВСТАР, навигационную систему 3, инерциальную навигационную систему 4, приемную аппаратуру 5 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС или НАВСТАР, вычислитель 6 действительных координат спутниковой навигационной системы, радиомаяк 7, систему 8 воздушно-скоростных сигналов, малогабаритный радиовысотомер 9 малых высот, систему 10 автоматического дистанционного управления, систему 11 команд радиоуправления, информационно-логический блок 12, приемную аппаратуру 13 командного радиооборудования, обзорную телевизионную систему 14, систему 15 радиотелеметрии, систему 16 автоконтроля работы бортовых систем ДПЛА с вычислителем, систему 17 управления двигателем, вычислитель 18 системы автоматического управления, радиоретранслятор 19, блок 20 управления бортовыми системами, бортовой накопитель 21 информации, систему 22 посадки и выпуска парашюта, блок 23 управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов, систему 24 диагностики состояния магистральных газопроводов, радиовысотомер 25, наземный пункт 26 управления, наземный пульт 27 управления, стартовую катапульту и систему 28 спасения, рули 29 направления.The automatic unmanned diagnostic complex contains an automatic control system 1, satellites 2.i (i = 1, 2, ..., 24) of the GLONASS or NAVSTAR global navigation system, navigation system 3, inertial navigation system 4, receiving equipment 5 of the GLONASS or NAVSTAR satellite navigation system , calculator 6 of the actual coordinates of the satellite navigation system, a beacon 7, a system of 8 air-speed signals, a small-sized radio altimeter of 9 low altitudes, an automatic remote control system 10 , a system of 11 commands of radio control, an information and logic unit 12, receiving equipment 13 of command radio equipment, an overview television system 14, a system 15 of radio telemetry, a system 16 of automatic control of the operation of airborne UAV systems with a computer, an engine control system 17, a computer 18 of the automatic control system, a radio relay 19 , on-board systems control unit 20, on-board information storage device 21, parachute landing and release system 22, control unit for the main gas pipeline diagnostics system 23 c, a system 24 for diagnosing the state of main gas pipelines, a radio altimeter 25, a ground control station 26, a ground control panel 27, a launch catapult and a rescue system 28, rudders 29 directions.

Радиотелеметрическая система 15 содержит две радиостанции 15.1 и 15.2, размещенные на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте 26 управления соответственно, каждая из которых содержит последовательно включенные генератор 30.1(30.2) высокой частоты, фазовый манипулятор 31.1(31.2), второй вход которого соединен с выходом источника 32.1(32.2) дискретных сообщений и команд, первый смеситель 33.1(33.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34.1(34.2), усилитель 35.1(35.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 36.1(36.2) мощности, дуплексер 37.1(37.2), вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной 38.1(38.2), второй усилитель 39.1(39.2) мощности, второй смеситель 40.1(40.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 41.1(41.2), первый усилитель 42.1(42.2) второй промежуточной частоты, коррелятор 51.1(51.2), второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 42.1(42.2) второй промежуточной частоты, перемножитель 43.1(43.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 34.1(34.2), полосовой фильтр 44.1(44.2) и фазовый детектор 45.1(45.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 41.1(41.2), а выход является выходом радиостанции. К выходу второго усилителя 39.1(39.2) мощности последовательно подключены третий смеситель 46.1(46.2), второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 47.1(47.2), и второй усилитель 48.1(48.2) второй промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом коррелятора 49.1(49.2).The radio telemetry system 15 contains two radio stations 15.1 and 15.2 located on a remotely piloted aircraft and ground control station 26, respectively, each of which contains a high-frequency generator 30.1 (30.2) sequentially connected, a phase manipulator 31.1 (31.2), the second input of which is connected to the output of the source 32.1 (32.2) of discrete messages and commands, the first mixer 33.1 (33.2), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 34.1 (34.2), the amplifier 35.1 (35.2) of the first intermediate frequency, the first amplifier 36.1 (36.2) power, duplexer 37.1 (37.2), the input-output of which is connected to the transceiver antenna 38.1 (38.2), the second power amplifier 39.1 (39.2), the second mixer 40.1 (40.2), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 41.1 (41.2) , the first amplifier 42.1 (42.2) of the second intermediate frequency, the correlator 51.1 (51.2), the second input of which is connected to the output of the first amplifier 42.1 (42.2) of the second intermediate frequency, the multiplier 43.1 (43.2), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 34.1 (34.2 ), a band-pass filter 44.1 (44.2) and a phase detector 45.1 (45.2), the second input of which is connected with the output of the second heterodyne 41.1 (41.2), and the output is the output station. A third mixer 46.1 (46.2) is connected in series to the output of the second power amplifier 39.1 (39.2), the second input of which is connected to the output of the third local oscillator 47.1 (47.2), and the second amplifier 48.1 (48.2) of the second intermediate frequency, the output of which is connected to the second input of the correlator 49.1 (49.2).

Автоматический беспилотный диагностический комплекс содержит дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, планер которого выполнен из дешевых композиционных материалов.The automatic unmanned diagnostic complex contains a remotely piloted aircraft, the glider of which is made of cheap composite materials.

Аэродинамическая схема ДПЛА содержит моноплан с высокорасположенным крылом небольшой стреловидности, двухбалочным хвостовым оперением и расположенным в задней части фюзеляжа двухцилиндровым двухтактным поршневым двигателем с трехлопастным толкающим воздушным винтом фиксированного шага. В центроплане крыла размещаются мягкие топливные баки. В центральной части центроплана размещается посадочный парашют. Хвостовое оперение выполнено двухкилевым. Между килями располагается стабилизатор.The aerodynamic design of the UAV contains a monoplane with a high wing of small sweep, a two-beam tail unit and a two-cylinder two-stroke piston engine with a fixed-pitch three-blade pushing propeller located at the rear of the fuselage. The wing center section houses soft fuel tanks. In the central part of the center section is a landing parachute. The tail is made two-keel. There is a stabilizer between the keels.

В передней части фюзеляжа расположен отсек полезной нагрузки. Двигатель выполнен поршневым с трехлопастным винтом фиксированного шага, подключенным к системе 17 управления двигателем.In front of the fuselage is a payload compartment. The engine is a reciprocating piston with a three-blade fixed-pitch propeller connected to the engine control system 17.

ДПЛА имеет трехколесное шасси. Основные колеса имеют тормозные устройства, обеспечивающие одновременное и дифференциальное торможение, связанные с системой 22 посадки и выпуска парашюта, подключенной к блоку 20 управления бортовыми системами.The UAV has a three-wheeled chassis. The main wheels have braking devices providing simultaneous and differential braking associated with the parachute landing and releasing system 22 connected to the onboard systems control unit 20.

Бортовые системы ДПЛА содержат систему 1 автоматического управления, состоящую из двух систем.Airborne UAV systems contain an automatic control system 1 consisting of two systems.

Первая система - навигационная 3, в состав которой включены: инерционная навигационная система (ИНС) (4), приемная аппаратура 5 спутниковой навигационной системы (СНС), связанной со спутниками 2.i (i=1, 2, …, 24), система 8 воздушно-скоростных сигналов, подключенная к вычислителю 18 САУ, малогабаритный высотомер 9 малых высот, подключенные к блоку 20 управления бортовыми системами.The first system is navigation 3, which includes: inertial navigation system (ANN) (4), receiving equipment 5 of satellite navigation system (SNA) associated with satellites 2.i (i = 1, 2, ..., 24), system 8 air-speed signals connected to the computer 18 ACS, small altimeter 9 low altitude connected to the unit 20 control on-board systems.

Вторая система - система 10 автоматического дистанционного управления, в состав которой входит система 13 командного радиоуправления, обзорная телевизионная система 14. Система 17 управления двигателем подключена к системе 11 команд радиоуправления, которая соединена с выходом блока 20. Радиотелеметрическая система 15 соединена с системой 16 автоконтроля, подключенной к входу блока 20 управления бортовыми системами, входы вычислителя 18 САУ подключены к системе 8 воздушно-скоростных сигналов, информационно-логический блок 12 - к системе 11 команд радиоуправления, а выход вычислителя 18 связан с рулями направления 29. Блок 20 управления бортовыми системами связан с выходами радиовысотомера 25, бортового накопителя 21 информации, радиомаяка 7 и выходом системы 22 посадки и выпуска парашюта, подключенной к системе 11 команд радиоуправления, блок 23 управления системой диагностики, вычислителя 6 действительных координат, входы которого связаны с ИНС 4 и приемной аппаратурой 5 СНС. Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов подключена своими входами-выходами к блоку 23 управления системой диагностики.The second system is an automatic remote control system 10, which includes a command radio control system 13, an overview television system 14. The engine control system 17 is connected to a radio command system 11, which is connected to the output of the unit 20. The radio telemetry system 15 is connected to the autocontrol system 16, connected to the input of the onboard systems control unit 20, the inputs of the ACS calculator 18 are connected to the air-speed signal system 8, the information-logical unit 12 to the command system 11 radio control, and the output of the computer 18 is connected to the rudders 29. The on-board systems control unit 20 is connected to the outputs of the radio altimeter 25, on-board information storage 21, the beacon 7 and the output of the parachute landing and release system 22 connected to the radio command system 11, the system control unit 23 diagnostics, calculator 6 valid coordinates, the inputs of which are connected to ANN 4 and receiving equipment 5 of the SNA. The system 24 for diagnosing the state of main gas pipelines is connected by its inputs and outputs to the control unit 23 of the diagnostic system.

Наземная часть содержит радиотелеметрическую систему 15, телевизионную систему 14, стартовую катапульту 28, связанную с наземным пультом 27 управления наземного пункта 26.The ground part contains a radio telemetry system 15, a television system 14, a launch catapult 28, connected to the ground control panel 27 of the ground control point 26.

В блоке 23 управления системой диагностики встроены блок контроля функционального состояния диагностической системы, блок накопления диагностической информации, блок включения/отключения, блок включения обогрева диагностической аппаратуры, блок вычислений.In the control unit 23 of the diagnostic system control, a control unit for the functional state of the diagnostic system, a unit for accumulating diagnostic information, an on / off unit, a heating enable unit for the diagnostic equipment, and a calculation unit are built-in.

Система 24 диагностики состояния магистральных газопроводов содержит магнитометр, соединенный с пассивными магнитометрическими датчиками, тепловизор, лазерный газоанализатор, телевизионную систему и соединена с блоком 23 управления системой диагностики.System 24 diagnostics of the state of the main gas pipelines contains a magnetometer connected to passive magnetometric sensors, a thermal imager, a laser gas analyzer, a television system and connected to the control unit 23 of the diagnostic system.

Выполнение полета и диагностика состояния газовых трубопроводов с помощью АБДК осуществляется следующим образом.The flight and diagnostics of the state of gas pipelines using ABDK is as follows.

Автоматический беспилотный диагностический комплекс обеспечивает наилучшие условия выполнения мониторинга и измерения параметров состояния газовых трубопроводов с помощью бортовой аппаратуры. Навигационная система 3 в составе ИНС 4, приемной аппаратуры 5 СНС, системы 8 воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомера 9 малых высот обеспечивает стабилизацию углового положения ДПЛА на всех режимах полета, управление полетом ДПЛА по заданному программой маршруту, выдачу потребителям текущих координат ДПЛА и другой навигационной информации.An automatic unmanned diagnostic complex provides the best conditions for monitoring and measuring the state of gas pipelines using on-board equipment. Navigation system 3 consisting of ANN 4, receiving equipment 5 SNA, system 8 of air-speed signals, radio altimeter 9 low altitude provides stabilization of the angular position of the UAV in all flight modes, flight control of the UAV along the programmed route, delivery of current coordinates of the UAV and other navigation to consumers information.

Система 10 автоматического дистанционного управления в составе блока 11 команд радиоуправления и логического блока 12, приемной аппаратуры 13 командного радиоуправления, обзорной телевизионной системы 14 обеспечивает:The system 10 of automatic remote control as part of a block 11 of radio commands and a logical block 12, receiving equipment 13 of the command radio control, an overview of the television system 14 provides:

- коррекцию или изменение маршрута полета ДПЛА;- correction or change of the UAV flight route;

- управление системами ДПЛА при выполнении автоматического взлета по-самолетному;- control of UAV systems when performing automatic take-off in an airplane;

- управление системами ДПЛА при выполнении штатной, вынужденной или аварийной посадки по-самолетному;- control of UAV systems when performing a full-time, emergency or emergency landing on an airplane;

- автоматическое пилотирование ДПЛА, прекращение выполнения задания и возврат на площадку посадки, в случае необходимости;- automatic piloting of UAVs, termination of the mission and return to the landing site, if necessary;

- обеспечивает безопасность полета ДПЛА и газопроводов в случае остановки двигателя, выхода из строя командной радиолинии управления.- ensures flight safety of the UAV and gas pipelines in case of engine shutdown, failure of the command radio control line.

В чрезвычайных обстоятельствах система переключает управление полетом ДПЛА на себя и работает автономно по записанной в БЦВМ 21 логике в соответствии с конкретными отказами.In extreme circumstances, the system switches the UAV flight control to itself and operates autonomously according to the logic recorded in the digital computer 21 in accordance with specific failures.

Система обеспечения посадки ДПЛА включает парашютную систему, трехколесное шасси. Система обеспечивает выполнение посадки ДПЛА по-самолетному на подготовленную площадку.The UAV landing support system includes a parachute system and a three-wheeled chassis. The system ensures that the UAV landing in an aircraft on a prepared site.

Диагностирование выполняют с помощью установленных на ДПЛА газоанализатора, тепловизора, магнитометрической системы контроля катодной защиты трубопровода, с помощью телевизионной системы. Тепловизор позволяет получать видимое изображение исследуемого трубопровода по его собственному тепловому (ИК) излучению, определяя формы и места положения слабонагретых и замаскированных трубопроводов в дневных и ночных условиях. Тепловые аномалии, создаваемые магистральными трубопроводами, связаны с транспортом нагретого газа и утечками из трубопровода.Diagnosis is performed using a gas analyzer, a thermal imager, a magnetometric system for monitoring the cathodic protection of a pipeline installed on a UAV, using a television system. The thermal imager allows you to obtain a visible image of the studied pipeline by its own thermal (IR) radiation, determining the shape and position of the slightly heated and masked pipelines in day and night conditions. Thermal anomalies created by main pipelines are associated with transport of heated gas and leaks from the pipeline.

Для работы системы диагностики обеспечивают ввод данных о точной высоте полета над трубой с помощью радиовысотомера, об угловых координатах положения планера, о текущих координатах местности, поступающих из НО в вычислитель блока управления системой диагностики состояния магистральных газопроводов и далее в блоки вычисления и накопления.For the operation of the diagnostic system, data are entered about the exact flight height above the pipe using a radio altimeter, about the angular coordinates of the glider, about the current coordinates of the terrain, coming from the NO to the computer of the control unit for the diagnostic system of the state of the main gas pipelines and then to the calculation and accumulation units.

В процессе полета обзорная телевизионная система передает на наземный пункт управления обзор местности, передает изображение, текущие координаты полета, информацию о работе и отказах бортовых систем. Оператор наблюдает на видеокамере изображение трубы относительно ДПЛА по визуальной сетке. Изображением желаемой траектории полета является визирная сетка, перекрестие, направленное на цель, которую необходимо выдерживать. Объективы тепловизора, телевизионной системы автоматически закрываются с помощью шторок при взлете и посадке. Через командную радиолинию с земли оператор корректирует полет ДПЛА, осуществляет контроль функционального состояния диагностической системы, при необходимости ее обогрев и управление диагностической системой. В результате этого происходят измерения полей температурного контраста тепловизионной системой, затем измерение концентрации трансформируемого газа газоанализатором. Определение магнитного поля регистрируют в соответствии с линейным положением магнитометра по отношению к трубопроводу. При этом скорость сканирования тепловизионной и телевизионной систем устанавливается по сигналу, поступающему из блока 23 управления, определяемому по соотношению скорости полета к высоте. Полученные измерения диагностической системы и параметры траектории полета поступают в блок вычислителя и затем в блок накопления диагностической информации, встроенные в блок 23 управления диагностической системы.During the flight, the surveillance television system transmits an overview of the terrain to the ground control point, transmits an image, current flight coordinates, information about the operation and failures of the on-board systems. The operator observes on the video camera the image of the pipe relative to the UAV along the visual grid. The image of the desired flight path is the reticle, a crosshair aimed at the target that must be maintained. The lenses of the thermal imager and the television system are automatically closed by means of shutters during take-off and landing. Through the command radio link from the ground, the operator adjusts the UAV flight, monitors the functional state of the diagnostic system, if necessary, heats it and controls the diagnostic system. As a result of this, temperature contrast fields are measured with a thermal imaging system, and then the concentration of the transformed gas is measured by a gas analyzer. The determination of the magnetic field is recorded in accordance with the linear position of the magnetometer with respect to the pipeline. In this case, the scanning speed of the thermal imaging and television systems is established by the signal coming from the control unit 23, determined by the ratio of flight speed to altitude. The obtained measurements of the diagnostic system and the flight path parameters are sent to the calculator unit and then to the diagnostic information storage unit, which are built into the control unit 23 of the diagnostic system.

В вычислителе 6 используется комплексная обработка информации (КОИ), результатом которой являются действительные значения параметров движения ЛА.The calculator 6 uses integrated information processing (CFI), the result of which is the actual values of the parameters of the movement of the aircraft.

Повышение точности формирования действительных значений пилотажно-навигационных параметров достигается использованием оптимальной КОИ с реализацией фильтра Калмана.Improving the accuracy of the formation of the actual values of the flight and navigation parameters is achieved by using the optimal CFI with the implementation of the Kalman filter.

В приемной аппаратуре 5 СНС измеряется псевдодальность по оценке задержки огибающей псевдослучайных последовательностей и радиальная псевдоскорость по оценке доплеровского смещения частоты несущей. В сигналы кодов закладывается соответствующий массив служебной информации, содержащей эфемериды, альманах, частотно-временные поправки, метки времени, сведения о работоспособности бортовой аппаратуры по результатам измерений. В приемной аппаратуре 5 СНС решается навигационно-временная задача.In the receiving equipment 5 of the SNA, the pseudorange is estimated by estimating the envelope delay of the pseudo-random sequences and the radial pseudo-rate by estimating the Doppler shift of the carrier frequency. A corresponding array of overhead information containing ephemeris, almanacs, time-frequency corrections, time stamps, information on the health of on-board equipment based on the measurement results is laid in the code signals. In the receiving equipment 5 of the SNA, the navigation-time problem is solved.

Управление АБДК осуществляется с помощью системы 18 автоматического управления, обеспечивающей отработку и стабилизацию пространственной траектории, отслеживающей траекторию движения АБДК, и автомата управления тягой двигателей, выдерживающего заданную скорость.The control of the ABDK is carried out using the automatic control system 18, which provides the development and stabilization of the spatial trajectory, tracking the trajectory of the ABDK, and an automatic engine traction control that can withstand a given speed.

Радиостанции 15.1 и 15.2 радиотелеметрической системы 15 работают следующим образом.Radio stations 15.1 and 15.2 of the radio telemetry system 15 operate as follows.

Генератором 30.1 высокой частоты формируют гармоническое колебание (фиг.5, а)An oscillator 30.1 of high frequency form a harmonic oscillation (figure 5, a)

u_c1(t)=U_c1cos(ω_ct+φ_с1), 0≤t≤T_c1, _{_{u c1 (t) = U c1}} cos (ω c t + φ _c1), 0≤t≤T _c1,

где U_c1, ω_с, φ_с1, T_c1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность колебания,where U _c1 , ω _с , φ _с1 , T _c1 - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of oscillation,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 31.1, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.5, б) с выхода источника 32.1 дискретных сообщений и команд. В качестве источника 32.1 дискретных сообщений и команд могут быть текущие координаты ДПЛА, информация о работе и отказах бортовых систем и т.п. На выходе фазового манипулятора 31.1 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.5, в)which is fed to the first input of the phase manipulator 31.1, to the second input of which a modulating code M ₁ (t) is supplied (Fig. 5, b) from the output of the source 32.1 of discrete messages and commands. The source of 32.1 discrete messages and commands can be the current coordinates of the UAV, information about the operation and failures of on-board systems, etc. At the output of the phase manipulator 31.1, a complex signal with phase shift keying (QPSK) is generated (Fig. 5, c)

u₁(t)=U_c1cos[ω_ct+φ_k1(t)], 0≤t≤T_c1,u ₁ (t) = U _c1 cos [ω _c t + φ _k1 (t)], 0≤t≤T _c1 ,

где φ_k1(t)={0, π} - манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t) (фиг.5, б), причем φ_k1(t)=const при kτ_Э<t<(k+1)τ_Э и может изменяться скачком при t=kτ_Э, т.е. на границах между элементарными посылками (n=1, 2, …, N₁-1);where φ _k1 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M ₁ (t) (Fig. 5, b), and φ _k1 (t) = const at kτ _Э <t <(k + 1) τ _Oe and can change abruptly at t = kτ _Oe , i.e. at the borders between elementary premises (n = 1, 2, ..., N ₁ -1);

τ_Э, N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c1 (T_c1=τ_ЭN₁),τ _E , N ₁ - the duration and number of chips that make up a signal of duration T _c1 (T _c1 = τ _Э N ₁ ),

который поступает на первый вход смесителя 33.1, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 34.1which goes to the first input of the mixer 33.1, the second input of which is the voltage of the local oscillator 34.1

u_Г1(t)=U_Г1cos(ω_Г1t+φ_Г1).u _Г1 (t) = U _Г1 cos (ω _Г1 t + φ _Г1 ).

На выходе смесителя 33.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 35.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the mixer 33.1, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 35.1 distinguishes the voltage of the first intermediate (total) frequency

u_пр1(t)=U_пр1cos[ω_пр1t+φ_k1(t)+φ_пр1], 0≤t≤Т_с1,u _CR1 (t) = U _CR1 cos [ω _CR1 t + φ _k1 (t) + φ _CR1 ], 0≤t≤T _c1 ,

где

;Where

;

К₁ - коэффициент передачи смесителя;To ₁ - gear ratio of the mixer;

ω_пр1=ω_c+ω_Г1 - первая промежуточная частота;ω _CR1 = ω _c + ω _G1 - the first intermediate frequency;

φ_пр1=φ_с1+φ_Г1.φ _pr1 = φ _c1 + φ _G1 .

Это напряжение после усиления в усилителе 36.1 мощности через дуплексер 37.1 излучается приемо-передающей антенной 38.1 в эфир на частоте ω₁=ω_пр1, улавливается приемо-передающей антенной 38.2 и через усилитель 39.2 мощности поступает на первые входы смесителей 40.2 и 46.2, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 41.2 и 47.2 соответственно.This voltage after amplification in the power amplifier 36.1 through the duplexer 37.1 is transmitted by the transceiver antenna 38.1 at a frequency ω ₁ = ω _pr1 , it is captured by the transceiver antenna 38.2 and fed through the power amplifier 39.2 to the first inputs of the mixers 40.2 and 46.2, to the second inputs which voltage of the local oscillators 41.2 and 47.2 respectively.

u_Г1(t)=U_Г1cos(ω_Г1t+φ_Г1),u _Г1 (t) = U _Г1 cos (ω _Г1 t + φ _Г1 ),

u_Г3(t)=U_Г3cos(ω_Г3t+φ_Г3).u _Г3 (t) = U _Г3 cos (ω _Г3 t + φ _Г3 ).

Причем частоты ω_Г1 и ω_Г3 гетеродинов разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частотыMoreover, the frequencies ω _G1 and ω _G3 local oscillators are spaced by twice the value of the second intermediate frequency

ω_Г3-ω_Г1=2ω_пp2 ω -ω _G3 _G1 = 2ω _pp2

и выбраны симметричными относительно частоты ω₁ принимаемого сигнала (фиг.5)and are selected symmetrical with respect to the frequency ω _{1 of the} received signal (figure 5)

ω₁-ω_Г1=ω_Г3-ω₁=ω_пр2.ω ₁ -ω _T1 _T3 = ω = ω ₁ -ω _np2.

Это обстоятельство приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема, но создает благоприятные условия для их подавления за счет корреляционной обработки канальных напряжений.This circumstance leads to a doubling of the number of additional receiving channels, but creates favorable conditions for their suppression due to the correlation processing of channel voltages.

На выходе смесителей 40.2 и 46.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 42.2 и 48.2 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:At the output of the mixers 40.2 and 46.2, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 42.2 and 48.2 distinguish the voltage of the second intermediate (difference) frequency:

u_пp2(t)=U_пp1cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2],u _p2 (t) = U _p1 cos [ω _CR2 t + φ _k1 (t) + φ _CR2 ],

u_пp3(t)=U_пp2cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр3], 0≤t≤T_c1,u _pp3 (t) = U _p2 cos [ω _CR2 t + φ _k1 (t) + φ _CR3 ], 0≤t≤T _c1 ,

где

;Where

;

ω_пр2=ω₁-ω_Г1=ω_Г3-ω₁ - вторая промежуточная (разностная) частота;ω _CR2 = ω ₁ -ω _G1 = ω _G3 -ω ₁ - the second intermediate (difference) frequency;

φ_пр2=φ_пр1-φ_Г1; φ_пр3=φ_Г3-φ_пр1.φ _pr2 = φ _pr1 -φ _G1 ; _PR3 cp = φ -φ _G3 _pr1.

Напряжения u_пр2(t) и u_пр3(t) поступают на два входа коррелятора 49.2, на выходе которого формируется напряжение U(τ), пропорциональное корреляционной функции R(t), которое сравнивается с пороговым напряжением U_пор в пороговом блоке 50.2. Пороговый уровень U_пор превышается только при максимальном напряжении U_max(τ). Так как канальные напряжения u_пр2(t) и u_пр3(t) образуются одним и тем же ФМн-сигналом, принимаемым по двум каналам на одной и той же частоте ω₁, то между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь. Кроме того, корреляционная функция ФМн-сигналов имеет ярко выраженный главный лепесток и относительно низкий уровень боковых лепестков. Поэтому на выходе коррелятора 49.2 формируется максимальное напряжение U_max(τ), которое превышает пороговый уровень U_пор в пороговом блоке 50.2The _voltages u _CR2 (t) and u _CR3 (t) are supplied to the two inputs of the correlator 49.2, at the output of which a voltage U (τ) is generated, which is proportional to the correlation function R (t), which is compared with the threshold voltage U _then in the threshold block 50.2. The threshold level U _{then is} exceeded only at the maximum voltage U _max (τ). Since the channel voltages u _CR2 (t) and u _CR3 (t) are formed by the same QPSK signal received on two channels at the same frequency ω ₁ , there is a strong correlation between the channel voltages. In addition, the correlation function of the QPSK signals has a pronounced main lobe and a relatively low level of side lobes. Therefore, the maximum voltage U _max (τ) is formed at the output of correlator 49.2, which exceeds the threshold level U _then in the threshold block 50.2

[U_max(τ)>U_пор].[U _max (τ)> U _then ].

При превышении порогового уровня U_пор в пороговом блоке 50.2 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 51.2 и открывает его. В исходном состоянии ключ 51.2 всегда закрыт.If the threshold level U _pores is exceeded, a constant voltage is generated in the threshold block 50.2, which is supplied to the control input of the key 51.2 and opens it. In the initial state, key 51.2 is always closed.

При этом напряжение U_пр2(t) с выхода первого усилителя 42.2 второй промежуточной частоты поступает через открытый ключ 51.2 на первый вход перемножителя 43.2. На второй вход перемножителя 43.2 подается напряжение гетеродина 34.2In this case, the voltage U _pr2 (t) from the output of the first amplifier 42.2 of the second intermediate frequency is supplied through the public key 51.2 to the first input of the multiplier 43.2. The voltage of the local oscillator 34.2 is supplied to the second input of the multiplier 43.2

u_Г2(t)=U_Г2cos(ω_Г2t+φ_Г2).u _Г2 (t) = U _Г2 cos (ω _Г2 t + φ _Г2 ).

На выходе перемножителя 43.2 образуется напряжение (фиг.6, г)The output of the multiplier 43.2 voltage is generated (Fig.6, g)

u₂(t)=U₂cos[ω_Г1t-φ_k1(t)+φ_Г1], 0≤t≤T_c1,u ₂ (t) = U ₂ cos [ω _r1 _{t-φ k1 (t) +} φ _r1], 0≤t≤T _c1,

где

;Where

;

К₂ - коэффициент передачи перемножителя,K ₂ - transfer coefficient of the multiplier,

которое выделяется полосовым фильтром 44.2 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 45.2, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_Г1(t) гетеродина 41.2. На выходе фазового детектора 45.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, д)which is allocated by the band-pass filter 44.2 and arrives at the first (information) input of the phase detector 45.2, at the second (reference) input of which the voltage u _Г1 (t) of the local oscillator 41.2 is supplied. The output of the phase detector 45.2 produces a low-frequency voltage (Fig.6, d)

u_H1(t)=U_H1cosφ_K1(t), 0≤t≤T_С1,u _H1 (t) = U _H1 cosφ _K1 (t), 0≤t≤T _C1 ,

где

;Where

;

К₃ - коэффициент передачи фазового детектора, K ₃ - the transfer coefficient of the phase detector,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t).proportional to the modulating code M ₁ (t).

Описанная выше работа приемника радиостанции 15.2 соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω₁=ω_ПР1 (фиг.5).The above-described operation of the receiver of the radio station 15.2 corresponds to the case of receiving useful PSK signals on the main channel at a frequency of ω ₁ = ω _PR1 (Fig. 5).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте ω_З1 If a false signal (interference) is received on the first mirror channel at a frequency ω _З1

ω_З1(t)=U_З1cos(ω_З1t+φ_З1), 0≤t≤Т_З1,ω _P1 (t) = U _Z1 cos (ω t + φ _P1 _P1) 0≤t≤T _P1,

то усилители 42.1 и 48.2 второй промежуточной частоты выделяют следующие напряжения:the amplifiers 42.1 and 48.2 of the second intermediate frequency emit the following voltages:

u_ПР4(t)=U_ПР4cos(ω_ПР2t+φ_ПР4),u _PR4 (t) = U _PR4 cos (ω _PR2 t + φ _PR4 ),

u_ПР5(t)=U_ПР5cos(3ω_ПР2t+φ_ПР5), 0≤t≤T_З1, _WP5 u (t) = U _WP5 cos (3ω t + φ _WP2 _WP5), 0≤t≤T _P1,

где

;Where

;

ω_ПP2=ω_Г1-ω_З1; _PP2 ω = ω -ω _G1 _P1;

3ω_ПР2 =ω_Г3 -ω_З1;3ω _PR2 = ω _Г3 - ω _З1 ;

φ_ПР4=φ_Г1-φ_З1; φ_ПР5 =φ_Г3-φ_З1. _WP4 φ = φ _r1 _P1 -φ; φ _PR5 = φ _Г3 -φ _З1 .

Однако только напряжение u_пр4(t) попадает в полосу пропускания усилителя 42.2 второй промежуточной частоты, выходное напряжение коррелятора 49.2 равно нулю, ключ 51.2 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте ω_З1, подавляется.However, only the voltage u _pr4 (t) falls into the passband of the amplifier 42.2 of the second intermediate frequency, the output voltage of the correlator 49.2 is zero, the key 51.2 does not open, and the false signal (interference) received on the first mirror channel at the frequency ω _З1 is suppressed.

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по третьему зеркальному каналу на частоте ω_З3 и по любому другому дополнительному каналу приема.For a similar reason, a false signal (interference) received on the third mirror channel at a frequency ω _З3 and on any other additional reception channel is also _suppressed .

Если ложные сигналы (помехи) одновременно принимаются по первому и третьему зеркальным каналам:If false signals (interference) are simultaneously received on the first and third mirror channels:

u_З1(t)=U_З1cos(ω_З1t+φ_З1), 0≤t≤Т_З1, _Z1 u (t) = U _Z1 cos (ω t + φ _P1 _P1) 0≤t≤T _P1,

u_З3(t)=U_З3cos(ω_З3t+φ_З3), 0≤t≤Т_З3,u _З3 (t) = U _З3 cos (ω _З3 t + φ _З3 ), 0≤t≤T _З3 ,

тo усилителями 42.2 и 48.2 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряженияthe amplifiers 42.2 and 48.2 of the second intermediate frequency have the following voltages

u_ПР4(t)=U_ПР4cos(ω_ПР2t+φ_ПР4), 0≤t≤Т_З1, _WP4 u (t) = U _WP4 cos (ω t + φ _WP2 _WP4) 0≤t≤T _P1,

u_ПР6(t)=U_ПР6cos(ω_ПР2t+φ_ПР6), 0≤t≤Т_З6, _PR6 u (t) = U _PR6 cos (ω t + φ _WP2 _PR6) 0≤t≤T _P6,

где

;Where

;

которые подаются на два входа коррелятора 49.2. Но ключ 51.2 в этом случае не открывается. Это объясняется тем, что разные ложные сигналы (помехи) u_З1(t) и u_З3(t) принимаются на разных частотах ω_З1 и ω_З3, поэтому между канальными напряжениями существует слабая корреляционная связь. Кроме того, следует отметить, что корреляционная функция помех не имеет ярко выраженного главного лепестка, как это имеет место у сложных ФМн-сигналов.which are fed to the two inputs of the correlator 49.2. But the key 51.2 in this case does not open. This is because different false signals (interference) u _З1 (t) and u _З3 (t) are received at different frequencies ω _З1 and ω _З3 , so there is a weak correlation between channel voltages. In addition, it should be noted that the correlation function of interference does not have a pronounced main lobe, as is the case with complex PSK signals.

Выходное напряжение U(τ) коррелятора 49.2 в этом случае не достигает максимального значения и не превышает порогового уровня U_пор в пороговом блоке 50.2, ключ 51.2 не открывается и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому ω_З1 и третьему ω_З3 зеркальным каналам, подавляются.The output voltage U (τ) of the correlator 49.2 in this case does not reach the maximum value and does not exceed the threshold level U of the _pores in the threshold block 50.2, the key 51.2 does not open and false signals (interference) received simultaneously on the first ω _З1 and third ω _З3 mirror channels are suppressed.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по двум другим дополнительным каналам.For a similar reason, false signals (interference) received simultaneously on two other additional channels are suppressed.

На наземном пункте 26 управления формируется с помощью генератора 30.2 высокой частоты гармоническое колебание (фиг.5, е)At the ground control point 26, harmonic oscillation is generated using the high-frequency generator 30.2 (Fig. 5, e)

u_c2(t)=U_c2cos(ω_ct+φ_c2), 0≤t≤Т_c2,u _c2 (t) = U _c2 cos (ω _c t + φ _c2 ), 0≤t≤T _c2 ,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 31.2, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) (фиг.5, ж) с выхода источника 32.2 дискретных сообщений и команд. В качестве источника дискретных сообщений могут быть сигналы запроса о работе различных бортовых систем, команды на включение или выключение блоков и т.д. На выходе фазового манипулятора 31.2 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (фиг.5, з)which is fed to the first input of the phase manipulator 31.2, to the second input of which a modulating code M ₂ (t) is supplied (FIG. 5, g) from the output of the source 32.2 of discrete messages and commands. As a source of discrete messages, there may be request signals about the operation of various on-board systems, commands to turn units on or off, etc. At the output of the phase manipulator 31.2, a complex signal with phase manipulation is generated (Fig. 5, h)

u₃(t)=U_с2cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_с2], 0≤t≤T_с2,u ₃ (t) = U _c2 _{_{cos [ω c t + φ k2}} (t) + φ _s2], 0≤t≤T _c2

который поступает на первый вход смесителя 33.2, на второй сход которого подается напряжение u_Г2(t) гетеродина 34.2. На выходе смесителя 33.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 35.2 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частотыwhich is supplied to the first input of the mixer 33.2, the second gathering of which is supplied with the voltage u _Г2 (t) of the local oscillator 34.2. At the output of the mixer 33.2, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 35.2 distinguishes the voltage of the intermediate (differential) frequency

u_пр5(t)=U_пр3cos[ω_прt-φ_k2(t)+φ_пр], 0≤t≤T_с2,u _pr5 (t) = U _pr3 cos [ω _pr t-φ _k2 (t) + φ _pr ], 0≤t≤T _s2 ,

где

,Where

,

Это напряжение после усиления в усилителе 36.2 мощности через дуплексер 37.2 излучается приемо-передающей антенной 38.2 на частоте ω₂ в эфир, улавливается приемо-передающей антенной 38.1 и через усилитель 39.1 мощности поступает на первые входы смесителей 40.1 и 46.1, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродина 41.1 и 47.1 соответственно:This voltage after amplification in the power amplifier 36.2 through the duplexer 37.2 is transmitted and transmitted by the antenna 38.2 at the frequency ω ₂ to the ether, captured by the transmitter and receiver antenna 38.1 and through the power amplifier 39.1 it is supplied to the first inputs of the mixers 40.1 and 46.1, the second inputs of which are supplied with voltage the local oscillator 41.1 and 47.1, respectively:

u_Г2(t)=U_Г2cos[ω_Г2t+φ_Г2],u _Г2 (t) = U _Г2 cos [ω _Г2 t + φ _Г2 ],

u_Г3(t)=U_Г3cos[ω_Г3t+φ_Г3].u _Г3 (t) = U _Г3 cos [ω _Г3 t + φ _Г3 ].

Причем частоты ω_Г2 и ω_Г3 гетеродинов разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частотыMoreover, the frequencies ω _Г2 and ω _{Г3 of the} local oscillators are separated by twice the value of the second intermediate frequency

ω_Г2-ω_Г3=2ω_ПР2 ω _G2 -ω _G3 = 2ω _PR2

и выбраны симметричными относительно частоты ω₂ принимаемого сигнала (фиг.3)and are selected symmetrical with respect to the frequency ω _{2 of the} received signal (figure 3)

ω₂-ω_Г3=ω_Г2-ω₂=ω_ПР2.ω ₂ -ω _G3 = ω _G2 -ω ₂ = ω _PR2 .

На выходе смесителей 40.1 и 46.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 42.1 и 48.1 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:At the output of the mixers 40.1 and 46.1, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 42.1 and 48.1 distinguish voltages of the second intermediate (difference) frequency:

u_ПР8(t)=U_ПР8cos[ω_ПР2t-φ_К2(t)+φ_ПР8],u _PR8 (t) = U _PR8 cos [ω _PR2 t-φ _K2 (t) + φ _PR8 ],

u_ПР9(t)=U_ПР9cos[ω_ПР2t+φ_К2(t)+φ_ПР9], 0≤t≤T_К2,u _PR9 (t) = U _PR9 cos [ω _PR2 t + φ _K2 (t) + φ _PR9 ], 0≤t≤T _K2 ,

где

;Where

;

ω_ПР2=ω₂-ω_U3=ω_Г32-ω₂ - вторая промежуточная (разностная) частота; _WP2 ω = ω ₂ -ω _U3 = ω ₂ -ω _G32 - second intermediate (difference) frequency;

ω_ПР8=φ_ПР7-φ_Г3; φ_ПР9=φ_Г2-φ_ПР7.ω _PR8 = φ _PR7 -φ _G3 ; φ _PR9 = φ _Г2 -φ _PR7 .

Напряжения U_пр8(t) и U_пр9(t) поступают на два входа коррелятора 49.1, на выходе которого формируется напряжение U(τ), пропорциональное корреляционной функции R(τ), которое сравнивается с пороговым напряжением U_пор в пороговом блоке 50.1. В этом случае ключ 51.1 также открывается и напряжение u_пр8(t) с выхода усилителя 42.1 через открытый ключ 51.1 поступает на первый вход перемножителя 43.1, на второй вход которого подается напряжение u_Г1(t) гетеродина 34.1. На выходе перемножителя 43.1 образуется напряжение (фиг.6, и)Voltages U _CR8 (t) and U _CR9 (t) are supplied to two inputs of the correlator 49.1, the output of which is formed by the voltage U (τ) proportional to the correlation function R (τ), which is compared with the threshold voltage U _then in the threshold block 50.1. In this case, the key 51.1 also opens and the voltage u _pr8 (t) from the output of the amplifier 42.1 through the public key 51.1 is supplied to the first input of the multiplier 43.1, the second input of which supplies the voltage u _Г1 (t) of the local oscillator 34.1. The output of the multiplier 43.1 voltage is generated (Fig.6, and)

u₄(t)=U₄cos[ω_Г2t-φ_К2(t)+φ_Г2], 0≤t≤T_С2,u ₄ (t) = U ₄ cos [ω _Г2 t-φ _К2 (t) + φ _Г2 ], 0≤t≤T _С2 ,

где

,Where

,

которое выделяется полосовым фильтром 44.1 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 45.1, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_Г2(t) гетеродина 41.1. На выходе фазового детектора 45.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.6, к)which is allocated by the band-pass filter 44.1 and fed to the first (information) input of the phase detector 45.1, the second (reference) input of which is supplied with the voltage u _Г2 (t) of the local oscillator 41.1. At the output of the phase detector 45.1, a low-frequency voltage is generated (Fig.6, k)

u_Н2(t)=U_Н2cos+φ_k2(t), 0≤t≤T_С2,u _Н2 (t) = U _Н2 cos + φ _k2 (t), 0≤t≤T _С2 ,

где

,Where

,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t).proportional to the modulating code M ₂ (t).

Описанная выше работа приемника радиостанции 15.1 соответствует случаю приема полезных ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω₂ (фиг.3).The above operation of the receiver of the radio station 15.1 corresponds to the case of receiving useful PSK signals on the main channel at a frequency of ω ₂ (figure 3).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по третьему зеркальному каналу на частоте ω_З3 If a false signal (interference) is received on the third mirror channel at a frequency ω _З3

u_З3(t)=U_З3cos(ω_З3t+φ_З3), 0≤t≤T_З3,u _З3 (t) = U _З3 cos (ω _З3 t + φ _З3 ), 0≤t≤T _З3 ,

то усилителями 42.1 и 48.1 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:the amplifiers 42.1 and 48.1 of the second intermediate frequency distinguish the following voltages:

u_пр10(t)=U_пр10cos(ω_пр2t+φ_пр10],u _CR10 (t) = U _CR10 cos (ω _CR2 t + φ _CR10 ],

u_пр11(t)=U_пр11cos[3ω_пр2t+φ_пр11], 0≤t≤T_З3,u _PR11 (t) = U _CR11 cos [3ω _CR2 t + φ _CR11 ], 0≤t≤T _З3 ,

где

;Where

;

ω_пр2=ω_Г3-ω_З3;ω _CR2 = ω _G3 _{-ω Z3} ;

3ω_пр2=ω_Г2-ω_З3;3ω _pr2 = ω _Г2 _{-ω З3} ;

φ_пр10=φ_Г2-φ_З3; φ_пр11=φ_Г2-φ_Г3.φ _pr10 = φ _Г2 -φ _З3 ; φ _pr11 = φ _Г2 -φ _Г3 .

Однако только напряжение U_пр10(t) попадает в полосу пропускания усилителя 42.1 второй промежуточной частоты. Выходное напряжение коррелятора 49.1 равно нулю, ключ 51.1 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по третьему зеркальному каналу на частоте ω_З3, подавляется.However, only the voltage U _pr10 (t) falls into the passband of the amplifier 42.1 of the second intermediate frequency. The output voltage of the correlator 49.1 is equal to zero, the key 51.1 does not open, and a false signal (interference) received via the third mirror channel at a frequency ω _З3 is suppressed.

Подавляются и другие ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительным каналам раздельно или одновременно.Other false signals (interference) received via other additional channels separately or simultaneously are also suppressed.

Радиостанция 15.1, размещаемая на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁=ω_пр1=ω_Г2, а принимает - на частоте ω₂=ω_Г1. Радиостанция 15.2, размещаемая на наземном пункте 26 управления, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂, а принимает - на частоте ω₁.Radio station 15.1, located on a remotely piloted aircraft, emits complex signals with phase shift keying at a frequency of ω ₁ = ω _pr1 = ω _G2 , and receives at a frequency of ω ₂ = ω _G1 . The radio station 15.2, located at the ground control point 26, on the contrary, emits complex signals with phase shift keying at a frequency of ω ₂ , and receives - at a frequency of ω ₁ .

Автоматический беспилотный диагностический комплекс позволяет получать визуальную информацию о состоянии магистральных газопроводов в сложных метеоусловиях, в любое время суток при полете ДПЛА на высоте 50 м со скоростью 120…140 км/час над газопроводом в равнинной местности по координатам с использованием СНС, что уменьшает ошибки, не превышающие по боковому отклонению ±10 м и по высоте ±20 м.An automatic unmanned diagnostic system allows you to obtain visual information about the state of main gas pipelines in adverse weather conditions, at any time of the day when a UAV is flying at an altitude of 50 m at a speed of 120 ... 140 km / h over the gas pipeline in a flat area in coordinates using the SNA, which reduces errors, not exceeding ± 10 m in lateral deviation and ± 20 m in height.

В каждом полете ДПЛА продиагностируется до 450 км газопровода. Обнаружение мест утечек газа обеспечивается диагностической системой при расходе газа 20…50 м³/cyтки, выявляются разрушения покрытий в трубе площадью от 1 м и более. Полеты совершают в оба направления магистрали на удаление до 225 км (до следующей через одну станцию газоперекачки) с возвратом на площадку старта.In each UAV flight, up to 450 km of a gas pipeline is diagnosed. The detection of gas leaks is provided by the diagnostic system at a gas flow rate of 20 ... 50 m ³ / cell, damage to coatings in a pipe with an area of 1 m or more is detected. Flights operate in both directions of the highway to a distance of up to 225 km (to the next through one gas pumping station) with a return to the launch site.

Автоматический беспилотный дистанционный комплекс по сравнению с прототипом обеспечивает надежный обмен радиотелеметрической информацией между дистанционно-пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления. Это достигается выполнением радиотелеметрической системы в виде двух радиостанций, размещенных на дистанционно-пилотируемом летательном аппарате и наземном пункте управления соответственно, между которыми устанавливается дуплексная радиосвязь на двух частотах с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией.The automatic unmanned remote complex in comparison with the prototype provides a reliable exchange of radio telemetry information between a remotely piloted aircraft and a ground control station. This is achieved by the implementation of a radio telemetry system in the form of two radio stations located on a remotely piloted aircraft and ground control station, respectively, between which duplex radio communication is established at two frequencies using complex signals with phase shift keying.

Кроме того, указанная система позволяет надежно дублировать команды управления и сообщения, которыми обмениваются дистанционно-управляемый летательный аппарат и наземный пункт управления, что обеспечивает более эффективный контроль за состоянием магистральных газопроводов.In addition, this system allows you to reliably duplicate control commands and messages exchanged between a remotely controlled aircraft and ground control station, which provides more efficient monitoring of the state of main gas pipelines.

Сложные ФМн-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, 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 замаскированным 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.Complex QPSK signals have high noise immunity, energy and structural secrecy. The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain, so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами измерений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника. Сложные ФМн-сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.The structural secrecy of complex QPSK signals is due to the wide variety of their shapes and significant ranges of parameter measurements, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver. Complex QPSK signals allow the use of a new type of selection - structural selection.

Таким образом, предлагаемый автоматический беспилотный диагностический комплекс по сравнению с прототипом обеспечивает повышение избирательности и помехоустойчивости приемников радиостанций радиотелеметрической системы. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, за счет корреляционной обработки канальных напряжений. При этом частоты ω_Г1, ω_Г2 и ω_Г3 гетеродинов разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты:Thus, the proposed automatic unmanned diagnostic complex in comparison with the prototype provides increased selectivity and noise immunity of the receivers of radio stations of the radio telemetry system. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via mirror and Raman channels due to the correlation processing of channel voltages. In this case, the frequencies ω _Г1 , ω _Г2 and ω _{Г3 of the} local oscillators are spaced by twice the value of the second intermediate frequency:

ω_Г3-ω_Г1=2ω_пр2,ω -ω _G3 _G1 = 2ω _WP2,

ω_Г2-ω_Г3=2ω_пp2,ω -ω _G2 _G3 = 2ω _pp2,

и выбраны симметричными относительно частот ω₁ и ω₂ основных каналов приема:and are chosen symmetrical with respect to frequencies ω ₁ and ω _{2 of the} main reception channels:

ω₁-ω_Г1=ω_Г3-ω₁=ω_пр2,ω ₁ -ω _T1 _T3 = ω = ω ₁ -ω _np2,

ω₂-ω_Г3=ω_Г2-ω₂=ω_пр2.ω ₂ = ω -ω _T3 _T2 = ω ₂ -ω _np2.

Claims

An automatic unmanned diagnostic complex containing a remotely piloted aircraft, including a glider, a power plant with a piston engine, an automatic control system with an onboard systems control unit, containing an inertial navigation system, satellite navigation system receiving equipment, an air-speed signal system, and low-altitude radio altimeter and calculator of actual coordinates, automatic remote control flight system and the operation of its systems, including command radio control receiving equipment and a television viewing system, a radio broadcasting system, an on-board system for monitoring the operation of on-board systems, a radio telemetry system, a parachute landing and release system, an engine control system, an automatic control computer calculator, a beacon, and a pipeline diagnostics system and a control unit for the diagnostic system located in the fuselage of the aircraft, as well as a mobile ground control station a system containing a radio telemetry system, a television system, a launch catapult and a control panel, the radio telemetry system being made in the form of two radio stations located on a remotely piloted aircraft and ground control station, respectively, each of which contains a high-frequency generator, a phase manipulator in series the second input of which is connected to the source of discrete messages and commands, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first a local oscillator, a first intermediate frequency amplifier, a first power amplifier, a duplexer whose input-output is connected to a transceiver antenna, a second power amplifier, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and a first second intermediate frequency amplifier, a multiplier connected in series, and a second the input of which is connected to the output of the first local oscillator, a bandpass filter and a phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the output is the output of the radio station, the frequencies ω and ω _r1 _r2 oscillators spaced apart by the value of the second intermediate frequency ω -ω _G1 _G2 = 2ω _np2, the radio placed on a remotely-piloted aircraft, the complex emits signals with a phase shift keying at the frequency ω = ω ₁ = ω _pr1 _T2 , but receives at a frequency ω ₂ = ω _G1 , and a radio station located at a ground control station, on the contrary, emits complex signals with phase shift keying at a frequency of ω ₂ , and receives at a frequency of ω ₁ , characterized in that the receiver of each radio station is equipped with a third mixer third hetero din, a second amplifier of the second intermediate frequency, a correlator, a threshold block and a key, and the third mixer is connected in series to the output of the second power amplifier, the second input of which is connected to the output of the third local oscillator, the second amplifier of the second intermediate frequency, the correlator, the second input of which is connected to the output of the first an amplifier of the second intermediate frequency, a threshold block and a key, the second input of which is connected to the output of the first amplifier of the second intermediate frequency, and the output is connected to the first input the multiplier, frequencies ω _Г2 and ω _{Г3 of the} second and third local oscillators of the receiver of a radio station located on a remotely piloted aircraft are spaced twice the second intermediate frequency ω _G2 -ω _G3 = 2ω _pr2 , and frequencies ω _G1 and ω _{G3 of the} second and third local oscillators radio receiver located at the ground control station, also spaced at twice the value of the second intermediate frequency ω -ω _T1 _T3 = 2ω _np2.