RU2658123C1 - System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas - Google Patents

System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas Download PDF

Info

Publication number
RU2658123C1
RU2658123C1 RU2017116482A RU2017116482A RU2658123C1 RU 2658123 C1 RU2658123 C1 RU 2658123C1 RU 2017116482 A RU2017116482 A RU 2017116482A RU 2017116482 A RU2017116482 A RU 2017116482A RU 2658123 C1 RU2658123 C1 RU 2658123C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
phase
atmosphere
local oscillator
Prior art date
Application number
RU2017116482A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев
Андрей Геннадьевич Скворцов
Владимир Васильевич Ефимов
Сергей Михайлович Паршин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авангард" filed Critical Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority to RU2017116482A priority Critical patent/RU2658123C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658123C1 publication Critical patent/RU2658123C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology

Landscapes

  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: control systems.
SUBSTANCE: invention relates to systems for remote control of the environment. Essence: the system contains a control unit, a unit for determining coordinates by the satellite navigation system, a unit for determining the state of the atmosphere, block for determining the thickness of the ice cover, power supply unit installed in the thermostat case. At the same time, the system is equipped with satellites-retransmitters (9.1–9.3) of the satellite communication system, a transmitting device and a receiver of complex signals with phase manipulation. Transmitter consists of control unit (1), master oscillator (2), phase manipulator (3), local oscillator (4), mixer (5), amplifier (6) of the first intermediate frequency, power amplifier (7), transmit antenna (8). Receiver of complex signals with phase manipulation consists of receiving antenna (10), amplifier (11) of high frequency, local oscillator (12), mixer (13), low-pass filter (14), 90° phase shifter (16), multiplier (17), phase detector (18), recording and analysis unit (19).
EFFECT: increased reliability of monitoring the state of the atmosphere and the thickness of the ice cover.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизированного мониторинга окружающей среды, а именно состояния атмосферы и льда, с одновременным определением координат собственного местонахождения комплекса и передачей полученной информации по радиоканалу, и может быть использовано в качестве средства мониторинга окружающей среды в зоне движения льда для безопасной проводки судов по северному морскому пути и обеспечения безопасности объектов нефтегазово-промысловой и гидротехнической инфраструктуры на шельфе и в прибрежной зоне в ледовитых морях и в условиях ледяного покрова, в том числе дрейфующего.The invention relates to the field of automated monitoring of the environment, namely, the state of the atmosphere and ice, while simultaneously determining the coordinates of the complex’s own location and transmitting the received information via a radio channel, and can be used as a means of environmental monitoring in the ice movement zone for safe navigation of vessels along the northern the sea route and ensuring the safety of oil and gas production and hydrotechnical infrastructure on the shelf and in the coastal zone in ice x seas and ice, including drifting.

Известны системы и устройства дистанционного контроля состояния окружающей среды и ледяного покрова в северных районах (авт. свид. СССР №№1.788.487, 1.818.608; патенты РФ №№2.158.008, 2.170.442, 2.196.347, 2.197.743, 2.319.205, 2.251.128, 2.360.848, 2.404.442, 2.435.136, 2.449.326, 2.460.968, 2.467.347, 2.486.421, 2.526.222; патенты США №№3.449.950, 3.651.345, 5.234.852, 6.137.437; патент ЕР №0.455.842 и др.).Known systems and devices for remote monitoring of the state of the environment and ice cover in the northern regions (ed. Certificate of the USSR No. 1,788.487, 1.818.608; RF patents No. 2.158.008, 2.170.442, 2.196.347, 2.197.743 , 2,319.205, 2.251.128, 2.360.848, 2.404.442, 2.435.136, 2.449.326, 2.460.968, 2.467.347, 2.486.421, 2.526.222; US patents Nos. 3,449,950, 3.651 .345, 5.234.852, 6.137.437; EP patent No. 0.455.842 and others).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемой системе является «Измерительно-навигационный комплекс, устанавливаемый на лед» (патент РФ №2.486.471, G01C 21/00, 2011), который и выбран в качестве прототипа.Of the known systems and devices, the closest to the proposed system is the "Measuring and navigation system mounted on ice" (RF patent No. 2,486.471, G01C 21/00, 2011), which is selected as a prototype.

Известный комплекс обеспечивает возможность для проведения мониторинга состояния льда и окружающей среды с одновременным определением координат расположения комплекса, повышение безопасности при проводке судов во льдах.The well-known complex provides an opportunity for monitoring the state of ice and the environment with simultaneous determination of the coordinates of the location of the complex, increasing safety during pilotage in ice.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и достоверности дистанционного контроля состояния атмосферы и ледяного покрова в северных районах путем использования спутников-ретрансляторов и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the reliability and reliability of remote monitoring of the atmosphere and ice in the northern regions through the use of satellite transponders and complex signals with phase shift keying.

Поставленная задача решается тем, что система дистанционного контроля состояния атмосферы и ледяного покрова в северных районах, характеризуемая, в соответствии с ближайшим аналогом, наличием установленных в едином термостатируемом корпусе блока управления, блока определения координат по системе спутниковой навигации, блока определения состояния атмосферы, подключенные к передающему устройству, а также блока электропитания, подключенного к энергопотребляющим блокам, причем блок управления выполнен с возможностью включения блоков определения координат по системе спутниковой навигации, определение толщины ледового покрова и определение состояния атмосферы, а также передающего устройства по получению управляющего сигнала, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена спутниками-ретрансляторами спутниковой системы связи и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем передающее устройство выполнено в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, усилителя мощности и передающей антенны, приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, фильтра нижних частот, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и фазовый детектор, второй вход которого через фазовращатель на 90° соединен с вторым выходом второго гетеродина, а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина, выход фильтра нижних частот подключен к входу блока регистрации и анализа.The problem is solved by the fact that the system of remote monitoring of the atmosphere and ice cover in the northern regions, characterized, in accordance with the closest analogue, by the presence of a control unit installed in a single thermostatic housing, a satellite navigation coordinate determination unit, an atmosphere state determination unit connected to a transmitting device, as well as a power supply unit connected to power-consuming units, the control unit being configured to turn on the units distribution of coordinates for a satellite navigation system, determining the thickness of the ice cover and determining the state of the atmosphere, as well as the transmitting device for receiving the control signal, differs from the closest analogue in that it is equipped with satellite transmitters of the satellite communications system and a complex signal receiver with phase shift keying, and transmitting the device is made in the form of series-connected master oscillator, phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the control unit, per the second mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the power amplifier and the transmitting antenna, the receiver of complex signals with phase shift keying is made in the form of series-connected receiving antenna, high-frequency amplifier, the second mixer, the second input of which is connected to the first the output of the second local oscillator, a low-pass filter, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, and a phase detector, the second input of which is through a phase shifter atel 90 ° is connected to the second output of the second oscillator, and an output connected to the control input of the second local oscillator, low pass filter output connected to the input register and analysis unit.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг. 1. Структурная схема классического приемника изображена на фиг. 2. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, показана на фиг. 3.The structural diagram of the proposed system is presented in FIG. 1. The block diagram of a classic receiver is shown in FIG. 2. A frequency diagram illustrating the formation of additional receive channels is shown in FIG. 3.

Передающее устройство содержит последовательно включенные блок 1 управления, фазовый манипулятор 3, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 2, первый смеситель 5, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 4, усилитель 6 первой промежуточной частоты, усилитель 7 мощности и передающую антенну 8.The transmitting device comprises serially connected control unit 1, a phase manipulator 3, the second input of which is connected to the output of the master oscillator 2, the first mixer 5, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 4, an amplifier 6 of the first intermediate frequency, a power amplifier 7 and a transmitting antenna 8 .

Приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит последовательно включенные приемную антенну 10, усилитель 11 высокой частоты, второй смеситель 13, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 12, фильтр 14 нижних частот, перемножитель 17, второй вход которого соединен с выходом усилителя 11 высокой частоты и фазовый детектор 18, второй вход которого через фазовращатель 16 на 90° соединен с вторым выходом второго гетеродина 12, а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина 12.The phase-shift complex signal receiver contains a receiving antenna 10 connected in series, a high-frequency amplifier 11, a second mixer 13, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator 12, a low-pass filter 14, a multiplier 17, the second input of which is connected to the output of the high-power amplifier 11 frequency and phase detector 18, the second input of which is connected through a phase shifter 16 through 90 ° to the second output of the second local oscillator 12, and the output is connected to the control input of the second local oscillator 12.

Фазовращатель 16 на 90°, перемножитель 17 и фазовый детектор 18 образуют фазовую систему автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) второго гетеродина 12.Phase shifter 16 by 90 °, multiplier 17 and phase detector 18 form a phase locked loop (PLL) of the second local oscillator 12.

Классический приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит последовательно включенные: приемную антенну 20, усилитель 21 высокой частоты, смеситель 23, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 22, усилитель 27 промежуточной частоты, удвоитель 25 фазы, делитель 26 фазы на два, узкополосный фильтр 28, фазовый детектор 28, второй ход которого соединен с выходом усилителя 24 промежуточной частоты, и блок 29 регистрации.A classical phase-shift complex signal receiver contains in series: a receiving antenna 20, a high-frequency amplifier 21, a mixer 23, a second input of which is connected to the output of the local oscillator 22, an intermediate-frequency amplifier 27, a phase doubler 25, a phase divider 26, a narrow-pass filter 28 , a phase detector 28, the second stroke of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier 24, and a recording unit 29.

Предлагаемая система дистанционного контроля состояния атмосферы и ледяного покрова в северных районах работает следующим образом.The proposed system for remote monitoring of the state of the atmosphere and ice cover in the northern regions works as follows.

Сформированный комплекс с заряженной аккумуляторной батареей с борта вертолета сбрасывают на лед. За счет использования конструкции корпуса («ванька-встанька») корпус ориентирован тяжелой нижней частью в стороны ледового покрова акватории. После контакта со льдом по управляющему сигналу блока управления из корпуса выделяется якорная система и вплавляется за счет разогрева от аккумуляторной батареи в поверхность льда. После закрепления корпуса в ледовой поверхности из корпуса поднимается мачта с ветрогенератором и датчиками температуры и влажности воздуха, а также скорости ветра. Одновременно с использованием системы спутниковой навигации происходит определение географических координат нахождения комплекса.Formed complex with a charged battery from the helicopter is dumped on ice. Due to the use of the hull structure ("vanka-vstanka"), the hull is oriented with a heavy lower part towards the ice cover of the water area. After contact with ice, according to the control signal of the control unit, the anchor system is released from the body and melted by heating from the battery into the ice surface. After fixing the hull in the ice surface, the mast rises from the hull with a wind generator and sensors for temperature and humidity, as well as wind speed. Simultaneously with the use of the satellite navigation system, the geographical coordinates of the location of the complex are determined.

Разработанный измерительно-навигационный комплекс, устанавливаемый на лед, содержит установленные в едином термостатируемом корпусе блок управления, блок определения координат по системе спутниковой навигации, блок определения состояния атмосферы, блок электропитания, подключенный к электропотребляющим блокам. Блок управления может быть выполнен на базе микропроцессора. Блок определения координат по системе спутниковой навигации может быть выполнен на базе систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС. В качестве блока электропитания может быть использована аккумуляторная батарея, предпочтительно выполненная с возможностью подзарядки. Корпус комплекса преимущественно выполнен с возможностью установки с борта летательного аппарата или плавсредства. Он выполнен со смещенным центром тяжести, что обеспечивает вертикальное фиксирование комплекса на льдине. Корпус может содержать вплавляемую в лед, за счет действия аккумуляторной батареи, якорную систему. Якорная система может быть выполнена в виде штанги, вплавляемой в лед. В этом случае штанга может быть использована в качестве средства измерения толщины льда. Кроме того, на штанге может быть закреплен один из элементов термопары (второй элемент расположен над поверхностью льда), при этом генерированной термопарой электрический заряд поступает в аккумуляторную батарею. Также для подзарядки аккумуляторной батареи может быть использован ветрогенератор, закрепленный на выдвигаемой матче, в верхней части корпуса. Мачта может быть также использована в качестве антенны передающего устройства.The developed measuring and navigation complex, installed on ice, contains a control unit installed in a single thermostatic housing, a satellite navigation coordinate determination unit, an atmosphere state determination unit, and a power supply unit connected to power-consuming units. The control unit may be based on a microprocessor. The unit for determining the coordinates of the satellite navigation system can be performed on the basis of satellite navigation systems GPS and GLONASS. As the power supply, a rechargeable battery, preferably configured to be rechargeable, can be used. The hull of the complex is mainly made with the possibility of installation from the side of an aircraft or a craft. It is made with a displaced center of gravity, which ensures vertical fixation of the complex on the ice. The housing may contain an anchor system melted into ice due to the action of the battery. The anchor system can be made in the form of a rod, melted into ice. In this case, the rod can be used as a means of measuring the thickness of the ice. In addition, one of the thermocouple elements can be fixed on the rod (the second element is located above the ice surface), while the electric charge generated by the thermocouple enters the battery. Also, to recharge the battery can be used a wind generator, mounted on a pull-out match, in the upper part of the body. The mast can also be used as an antenna of a transmitting device.

В зависимости от условий эксплуатации и назначения комплекса блок управления может быть выполнен с возможностью включения блоков определения координат по системе спутниковой навигации, определения толщины ледового покрова и определения состояния атмосферы.Depending on the operating conditions and the purpose of the complex, the control unit can be configured to include coordinate determination units using the satellite navigation system, determine the thickness of the ice cover and determine the state of the atmosphere.

Каждый используемый комплекс имеет свой индивидуальный код (идентификационный номер - ID), который приведен во всех радиограммах, отправляемых комплексом. Желательно, чтобы блок управления мог контролировать и состояние аккумуляторной батареи с передачей информации об ее состоянии на стационарный пост мониторинга.Each used complex has its own individual code (identification number - ID), which is given in all radiograms sent by the complex. It is desirable that the control unit can also monitor the state of the battery with the transfer of information about its condition to a stationary monitoring post.

Разработанный комплекс обеспечивает выполнение следующих функций:The developed complex provides the following functions:

- прием сигналов от навигационных спутниковых группировок;- reception of signals from navigation satellite constellations;

- передача в эфир (по каналам спутниковой связи) собираемых данных в режиме онлайн (в заданное время);- broadcasting (via satellite channels) of collected data online (at a given time);

- о собственной координате в настоящее время;- about own coordinate at present;

- о толщине льда, на котором он находится в текущее время;- about the thickness of the ice on which it is currently located;

- о скорости ветра, давлении, влажности и температуре.- about wind speed, pressure, humidity and temperature.

Установка и использование комплексов на заданном расстоянии обеспечивает возможность создания сети информационных комплексов в системе контроля движения льда и его состояния для безопасной проводки судов по северному морскому пути и обеспечения безопасности объектов нефтегазопромысловой и гидротехнической инфраструктуры на шельфе и в прибрежной зоне в ледовитых морях и в условиях ледяного покрова, в том числе дрейфующего.The installation and use of complexes at a given distance provides the ability to create a network of information systems in a system for monitoring the movement of ice and its condition for the safe escort of vessels along the Northern Sea Route and to ensure the safety of oil and gas and hydraulic infrastructure facilities on the shelf and in the coastal zone in the arctic seas and in icy conditions cover, including drift.

Основной особенностью системы, создаваемой при использовании устанавливаемых на лед комплексов, является возможность обеспечивать точный технический контроль состояния льда, его толщины, что позволяет при использовании специальных программных продуктов сделать точный прогноз времени и качества формирования торосов, смещения льда и образования непроходимых для ледокольного флота ледовых условий.The main feature of the system created by using ice-mounted complexes is the ability to provide accurate technical control of the ice state and its thickness, which allows using special software products to make an accurate forecast of the time and quality of formation of hummocks, ice displacement and formation of ice conditions impassable for the icebreaker fleet. .

Полученная информация в блоке 1 управления переводится в числовой код М(t) и подается на первый вход фазового манипулятора 3, на второй вход которого подается гармоническое колебание, сформированное задающим генератором 2.The information obtained in the control unit 1 is translated into a numerical code M (t) and fed to the first input of the phase manipulator 3, to the second input of which a harmonic oscillation generated by the master oscillator 2 is supplied.

uc(t)=Uc⋅Cos(ωct+ϕс), 0≤t≤Тс,u c (t) = U c ⋅ Cos (ω c t + ϕ s ), 0≤t≤T s ,

где Uc, ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.where U c , ω s , ϕ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of harmonic oscillation.

На выходе фазового манипулятора 3 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)The output of the phase manipulator 3 produces a complex signal with phase shift keying (PSK)

u1(t)=Uc⋅Cos[wct+ϕк(t)+ϕс], 0≤t≤Тс,u 1 (t) = U c ⋅ Cos [w c t + ϕ k (t) + ϕ s ], 0≤t≤T s ,

где ϕк(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М(t);where ϕ to (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t);

который поступает на первый вход первого смесителя 5, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 4which is supplied to the first input of the first mixer 5, the second input of which is supplied with the voltage of the first local oscillator 4

Uг1(t)=Uг1⋅Cos(ωг1t+ϕг1).U g1 (t) = U g1 ⋅ Cos (ω g1 t + ϕ g1 ).

На выходе первого смесителя 5 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 6 выделяется напряжение первой промежуточной частотыAt the output of the first mixer 5, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 6 distinguishes the voltage of the first intermediate frequency

Uпр1(t)=Uпр1⋅Cos[wпр1t+ϕк(t)+ϕпр1], 0≤t≤Тс,U CR1 (t) = U CR1 ⋅ Cos [w CR1 t + ϕ k (t) + ϕ CR1 ], 0≤t≤T s ,

где

Figure 00000001
;Where
Figure 00000001
;

ωпр1сг1 - первая промежуточная частота;ω CR1 = ω withg1 - the first intermediate frequency;

ϕпр1сг1;ϕ pr1 = ϕ withg1 ;

которое после усиления в усилителе 7 мощности поступает в передающую антенны 8, излучается в эфир и через спутник-ретранслятор 9i (i=1, 2, …, n) поступает на вход приемной антенны 10, а затем через усилитель 11 высокой частоты на первый вход второго смесителя 13, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 12which, after amplification in the power amplifier 7, enters the transmitting antenna 8, is broadcast and transmitted through the satellite-relay 9i (i = 1, 2, ..., n) to the input of the receiving antenna 10, and then through the high-frequency amplifier 11 to the first input the second mixer 13, at the second input of which the voltage of the second local oscillator 12 is applied

uг2(t)=Uг2⋅Cos(ωг2t+ϕг2).u z2 (t) = U r2 ⋅Cos (ω t + φ r2 r2).

На выходе смесителя 13 образуется напряжение комбинационных частот.At the output of the mixer 13, a voltage of combination frequencies is generated.

Так как частота ωг2 гетеродина 12 выбирается равной частоте ωпр1 принимаемого сигнала (ωг2пр1), то фильтром 14 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (напряжение нулевой частоты)Since the frequency ω z2 oscillator 12 is chosen equal to the frequency of the received signal pr1 ω (ω = ω z2 pr1), the filter 14 is allocated lowpass low frequency voltage (zero frequency voltage)

uн(t)=Uн⋅Cosϕк(t), 0≤t≤Тс,u n (t) = U n ⋅ Cosϕ k (t), 0≤t≤T s ,

где

Figure 00000002
,Where
Figure 00000002
,

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

Это напряжение фиксируется и анализируется в блоке 19 регистрации и анализа.This voltage is recorded and analyzed in block 19 registration and analysis.

Следует отметить, что выбор частоты ωг2 второго гетеродина 12, равной частоте ωпр1 принимаемого ФМн сигнала (ωг2пр1), обеспечивает совмещение двух процедур: преобразование принимаемого ФМн сигнала на нулевую частоту и выделение низкочастотного напряжения, пропорционального модулирующего коду М(t), т.е. синхронное детектирование принимаемого ФМн сигнала с помощью гетеродина 12, смесителя 13 и фильтра 14 нижних частот. Такая схемная конструкция позволяет избавиться от дополнительных каналов приема (зеркального канала на частоте ωз, первого ωк1 и второго ωк2 комбинационных каналов).It should be noted that the frequency range ω r2 of the second local oscillator 12 to the frequency ω pr1 received PSK signal (ω z2 = ω pr1) provides a combination of two processes: conversion of the received PSK signal at zero frequency and the allocation of the low-frequency voltage that is proportional to the modulating code M (t ), i.e. synchronous detection of the received PSK signal using a local oscillator 12, a mixer 13 and a low-pass filter 14. This circuit design allows you to get rid of additional receiving channels (a mirror channel at a frequency of ω s , the first ω k1 and second ω k2 combination channels).

Так как частота ωпр1 принимаемого ФМн сигнала может изменяться под воздействием различных дестабилизирующих факторов, в том числе и эффекта Доплера, то для выполнения и поддержания равенства ωг2пр1 используется система фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) 15, состоящая из фазовращателя 16 на 90°, перемножителя 17 и фазового детектора 18.Since the frequency ω pr1 received PSK signal may vary due to various destabilizing factors, including the Doppler effect, then to execute and maintain equality ω z2 = ω pr1 used, the phase locked loop (PLL) 15, composed of the phase shifter 16 90 °, the multiplier 17 and the phase detector 18.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности и достоверности дистанционного контроля состояния окружающий среды и ледяного покрова в северных районах. Это достигается за счет использования спутников-ретрансляторов спутниковой системы связи сложных сигналов с фазовой манипуляцией.Thus, the proposed system in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides increased reliability and reliability of remote monitoring of the state of the environment and ice cover in the northern regions. This is achieved through the use of satellite repeaters of the satellite communication system for complex signals with phase shift keying.

Следует отметить, что классический приемник сложных ФМн сигналов (схема А.А. Пистолькорса, фиг. 2) содержит преобразователь частоты и демодулятор ФМн сигналов.It should be noted that the classical receiver of complex PSK signals (A. A. Pistolkors circuit, Fig. 2) contains a frequency converter and a demodulator of PSK signals.

Преобразователь частоты содержит приемную антенну 20, усилитель 21 высокой частоты, второй гетеродин 22, смеситель 23 и усилитель 24 второй промежуточной частоты. Ему свойственно наличие дополнительных каналов приема (зеркального на частоту ωз, первого ωк1 и второго ωк2 комбинационных каналов приема).The frequency converter comprises a receiving antenna 20, a high-frequency amplifier 21, a second local oscillator 22, a mixer 23, and a second intermediate frequency amplifier 24. His is the presence of additional reception channels (mirroring to the frequency ω s, ω first and second k1 k2 ω Raman reception channels).

Демодулятор сложных ФМн сигналов содержит удвоитель 25 фазы, делитель 26 фазы на два, узкополосный фильтр 27, фазовый детектор 28 и блок 29 регистрации. Ему свойственно наличие «обратной работы», которое связано с тем, что опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования принимаемого ФМН сигнала, выделяется непосредственно из самого принимаемого ФМн сигнала. При этом отсутствует признак, который позволил бы «привязать» фазу опорного напряжения к одной из фаз принимаемого ФМн сигнала. Поэтому под действием помех и других дестабилизирующих факторов фаза опорного напряжения в случайные моменты времени может занимать одно из двух возможных значений, что и является причиной возникновения явления «обратной работы».The demodulator of complex QPSK signals contains a phase doubler 25, a phase divider 26 into two, a narrow-band filter 27, a phase detector 28, and a recording unit 29. It is characterized by the presence of “reverse operation”, which is due to the fact that the reference voltage required for synchronous detection of the received PSK signal is extracted directly from the received PSK signal. In this case, there is no sign that would allow you to "bind" the phase of the reference voltage to one of the phases of the received PSK signal. Therefore, under the influence of interference and other destabilizing factors, the phase of the reference voltage at random times can take one of two possible values, which is the reason for the occurrence of the phenomenon of "reverse work".

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, и явление «обратной работы» приводят к снижению надежности и достоверности дистанционного контроля состояния окружающей среды и ледяного покрова.The presence of false signals (interference) received via additional channels, and the phenomenon of “reverse operation” lead to a decrease in the reliability and reliability of remote monitoring of the state of the environment and ice cover.

Предлагаемый приемник лишен указанных недостатков.The proposed receiver is devoid of these disadvantages.

Сложные ФМн сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.Complex PSK signals have high noise immunity, energy and structural secrecy.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн сигнал в точке приема может оказаться 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.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 PSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex PSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point of this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных ФМн сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex PSK signals is caused by a wide variety of their shapes and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex PSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.

Указанные сигналы открывают новые возможности в технике передачи сообщений. Они позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.These signals open up new possibilities in the technology of messaging. They allow you to apply a new type of selection - structural selection.

Claims (1)

Система дистанционного контроля состояния атмосферы и ледяного покрова в северных районах, характеризуемая наличием установленных в едином термостатируемом корпусе блока управления, блока определения координат по системе спутниковой навигации, блока определения состояния атмосферы, подключенных к передающему устройству, а также блока электропитания, подключенного к энергопотребляющим блокам, причем блок управления выполнен с возможностью включения блоков определения координат по системе спутниковой навигации, определения толщины ледяного покрова и определения состояния атмосферы, а также передающего устройства по получению управляющего сигнала, отличающаяся тем, что она снабжена спутниками-ретрансляторами спутниковой системы связи и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем передающее устройство выполнено в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, усилителя мощности и передающей антенны, приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, фильтра нижних частот, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, и фазового детектора, второй вход которого через фазовращатель на 90° соединен с вторым выходом второго гетеродина, а выход подключен к управляющему входу второго гетеродина, выход фильтра нижних частот подключен к входу блока регистрации и анализа.A system for remote monitoring of the state of the atmosphere and ice cover in the northern regions, characterized by the presence of a control unit installed in a single thermostatically controlled building, a satellite navigation coordinate determination unit, an atmosphere status determination unit connected to the transmitting device, and a power supply unit connected to energy-consuming units, moreover, the control unit is configured to include blocks for determining coordinates by a satellite navigation system, determining thicknesses s of ice cover and determining the state of the atmosphere, as well as a transmitting device for receiving a control signal, characterized in that it is equipped with satellite transponders of a satellite communication system and a complex signal receiver with phase shift keying, and the transmitting device is made in the form of serially connected master oscillator, phase shift key the second input of which is connected to the output of the control unit, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, an amplifier of the first intermediate frequency, power amplifier and transmitting antenna, the receiver of complex signals with phase shift keying is made in the form of series-connected receiving antenna, high-frequency amplifier, second mixer, the second input of which is connected to the first output of the second local oscillator, low-pass filter, multiplier, the second input of which is connected with the output of a high-frequency amplifier and a phase detector, the second input of which is connected through a 90 ° phase shifter to the second output of the second local oscillator, and the output is connected to the control input ode to the second local oscillator, the low-pass filter output is connected to the input of the recording and analysis unit.
RU2017116482A 2017-05-11 2017-05-11 System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas RU2658123C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116482A RU2658123C1 (en) 2017-05-11 2017-05-11 System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017116482A RU2658123C1 (en) 2017-05-11 2017-05-11 System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658123C1 true RU2658123C1 (en) 2018-06-19

Family

ID=62620137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017116482A RU2658123C1 (en) 2017-05-11 2017-05-11 System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658123C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712794C1 (en) * 2019-02-14 2020-01-31 Открытое акционерное общество "Авангард" System for remote monitoring of atmosphere and ice cover in northern regions
RU2723928C1 (en) * 2019-07-23 2020-06-18 Открытое акционерное общество "Авангард" Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449326C2 (en) * 2010-02-24 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of determining state of ice cover
RU2486471C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" Measurement-navigation complex installed on ice

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449326C2 (en) * 2010-02-24 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of determining state of ice cover
RU2486471C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" Measurement-navigation complex installed on ice

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712794C1 (en) * 2019-02-14 2020-01-31 Открытое акционерное общество "Авангард" System for remote monitoring of atmosphere and ice cover in northern regions
RU2723928C1 (en) * 2019-07-23 2020-06-18 Открытое акционерное общество "Авангард" Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2658123C1 (en) System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas
RU2351945C1 (en) Method of determination mobile object coordinates in closed premises and system for its realisation
RU2365932C1 (en) Method of mobile object accurate positioning and monitoring
RU2559869C1 (en) Method and system for radio-frequency identification and location of railway transport
CN104251675A (en) Multi-target real-time telemetering method and multi-target real-time telemetering system for micro-distortion
RU2712794C1 (en) System for remote monitoring of atmosphere and ice cover in northern regions
RU2434253C1 (en) Method to detect location of filled bioobjects or their remains and device for its realisation
RU2656972C1 (en) Computer system of management of the port container terminal
RU2418714C2 (en) System for detecting person suffering distress on water
RU2681671C1 (en) Computer system for remote control of navigation complexes for arctic automated environmental monitoring
RU2425423C1 (en) System for locating and dispatching mobile ambulance crews
RU2696064C1 (en) System for automated control of construction complex
RU2419991C1 (en) Helicopter radio-electronic complex
RU2723928C1 (en) Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions
RU2732318C1 (en) Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions
RU2355599C1 (en) Human detection system for maritime distresses
RU2299832C1 (en) Man-overboard detection system
RU2629000C1 (en) Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident
RU2715845C9 (en) Ice and environment monitoring system
RU2254262C1 (en) System for detection and location of position of man-in-distress in water
RU2240950C1 (en) Device for searching for man in distress
RU2275689C1 (en) Ecological system for gathering information about status of region
RU2474882C1 (en) Ecological system of collecting information on state of region
RU2733054C1 (en) Computer system for remote control and management of urban infrastructure support facilities
RU2360266C1 (en) Method of controlling movement of vessels