RU2723928C1 - Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions - Google Patents

Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2723928C1
RU2723928C1 RU2019123927A RU2019123927A RU2723928C1 RU 2723928 C1 RU2723928 C1 RU 2723928C1 RU 2019123927 A RU2019123927 A RU 2019123927A RU 2019123927 A RU2019123927 A RU 2019123927A RU 2723928 C1 RU2723928 C1 RU 2723928C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
frequency
navigation systems
navigation
Prior art date
Application number
RU2019123927A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев
Сергей Анатольевич Берлик
Владимир Васильевич Ефимов
Андрей Геннадьевич Скворцов
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 RU2019123927A priority Critical patent/RU2723928C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723928C1 publication Critical patent/RU2723928C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: disclosed system relates to the field of automated monitoring of the environment in Arctic conditions, specifically the state of the atmosphere and ice with simultaneous determination of the coordinates of the navigation systems own location and transmission of the received information over radio channels, and can be used as an environment monitoring device in the ice movement area for safe navigation of vessels along the northern sea route and provision of safety of oil-and-gas field objects and hydraulic engineering infrastructure on shelf and in coastal zone in Arctic seas and in conditions of ice cover, including drifting. Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of the environment in Arctic conditions comprises a dispatcher station (DP), navigation systems (HKi, i = 1, 2, …, n) and satellite communication system (SC) space vehicles. Each transceiving device 1 (1.i) comprises control unit (2i), computer 3 (3.i), driving oscillator 4 (4.i), modulator code generator (5i) (5.i), phase manipulator 6 (6.i), first heterodyne 7 (7.i), first mixer 8 (8.i), amplifier 9 (9.i) first intermediate frequency, first power amplifier 10 (10.i), duplexer 11 (11.i), transceiving antenna 12 (12.i), second power amplifier 13 (13.i), second heterodyne 14 (14.i), second mixer 15 (15.i), amplifier 16 (16.i) a second intermediate frequency, multiplier 17 (17.i), band-pass filter 18 (18.i), phase detector 19 (19.i), receiving antenna 20.i, GPS signal receiver 21.i, ice thickness measurement unit 22.i, atmospheric state measurement unit 23.i, underwater navigation beacon 24.i, oscillatory circuit 25 (25.i), narrow-band filter 26 (26.i), amplitude detector 27 (27.i), threshold unit 28 (28.i) and switch 29 (29.i).EFFECT: technical problem of the invention is high selectivity, noise immunity and reliability of duplex radio communication between the control centre and navigation systems by suppressing false signals (interference) received over additional channels.1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемая система относится к области автоматизированного мониторинга окружающей среды в условиях Арктики, а именно состояния атмосферы и льда с одновременным определением координат собственного местоположения навигационных комплексов и передачей полученной информации по радиоканалам, и может быть использована в качестве средства мониторинга окружающей среды в зоне движения льда 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 и дрейфующего.The proposed system relates to the field of automated environmental monitoring in the Arctic, namely the state of the atmosphere and ice with the simultaneous determination of the coordinates of the navigation system’s own location and the transmission of received information via radio channels, and can be used as a means of environmental monitoring in the ice movement zone for safe pilotage of vessels along the Northern Sea Route and ensuring the safety of oil and gas and hydraulic infrastructure facilities on the shelf and in the coastal zone in the arctic seas and under ice cover, including drift.

Известны системы мониторинга состояния льда и окружающей среды (авт. свид. СССР №№1.151.107, 1.341.594, 1.376.769, 1.788.487, 1.840.717; патенты РФ №№2.080.620, 2.137.153, 2.196.347, 2.251.128, 2.436.134, 2.449.326, 2.486.471, 2.487.365, 2.500.031, 2.583.234, 2.681.671; патенты США №№3.449.950, 4.231.039, 4.527.160, 4.608.568, 7.969.827; патенты Великобритании №№1.494.582, 1.499.388, 2.122.834; патенты Франции №№2.384.218, 2.592.959; патенты Германии №№2.800.074, 2.802.918; Ваулин Ю.В. и др. Навигационный комплекс автономного подводного робота и особенности его применения в условиях Арктики. Навигация, управление и связь, 2008, №1 (5), с. 24-31 и другие).Known systems for monitoring the state of ice and the environment (ed. Certificate of the USSR No. 1.151.107, 1.341.594, 1.376.769, 1.788.487, 1.840.717; RF patents No. 2.080.620, 2.137.153, 2.196. 347, 2.251.128, 2.436.134, 2.449.326, 2.486.471, 2.487.365, 2.500.031, 2.583.234, 2.681.671; U.S. Patent Nos. 3,449,950, 4,231,039, 4,527,160, 4.608.568, 7.969.827; UK patents Nos. 1,494.582, 1.499.388, 2.122.834; French patents Nos. 2,384.218, 2,592.959; German patents Nos. 2,800.074, 2.802.918; Vaulin U .V. Et al. The navigation complex of an autonomous underwater robot and the features of its application in the Arctic. Navigation, control and communications, 2008, No. 1 (5), pp. 24-31 and others).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Компьютерная система дистанционного управления навигационными комплексами для автоматизированного мониторинга окружающей среды в условиях Арктики» (патент РФ №2.681.671, G01C 21/00, 2017), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known systems, the closest to the proposed one is “A computer system for remote control of navigation systems for automated environmental monitoring in the Arctic” (RF patent No. 2.681.671, G01C 21/00, 2017), which is chosen as a prototype.

Указанная система обеспечивает оперативный обмен дискретной информацией между диспетчерским пунктом и навигационными комплексами. Это достигается за счет дуплексной радиосвязи с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией, компьютеров и космических аппаратов спутниковой системы связи в качестве ретрансляторов.The specified system provides the operational exchange of discrete information between the control center and navigation systems. This is achieved through duplex radio communications using complex phase-shift signals, computers and spacecraft of the satellite communications system as repeaters.

В состав известной системы входят супергетеродинные приемники, в которых одно и то же значение второй промежуточной частоты ωпр2 может быть получено в результате приема сигналов на следующих частотах: ω1, ω2, ωз1, ωз2, то естьThe composition of the known system includes superheterodyne receivers in which the same value of the second intermediate frequency ω pr2 can be obtained by receiving signals at the following frequencies: ω 1 , ω 2 , ω z1 , ω z2 , i.e.

ωпр21г1, ωпр2г1з1, np2 ω = ω 1r1, np2 ω = ω -ω r1 P1,

ωпр2г22, ωпр2з2г2. np2 ω = ω z22, ω = ω s2 np2 z2 -ω.

Следовательно, если частоты настройки ω1 и ω2 принять за основные каналы приема, то наряду с ними существуют и зеркальные каналы приема, частоты ωз1 и ωз2 которых расположены симметрично (зеркально) относительно частот ωг1 и ωг2 первого и второго гетеродинов (фиг. 4). Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основным каналам. Поэтому зеркальные каналы приема наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость супергетеродинных приемников.Therefore, if the tuning frequencies ω 1 and ω 2 are taken as the main reception channels, then along with them there are mirror receiving channels, the frequencies ω z1 and ω z2 of which are located symmetrically (mirror) with respect to the frequencies ω g1 and ω g2 of the first and second local oscillators ( Fig. 4). The conversion of the mirror channels of the reception occurs with the same conversion coefficient K ol that the main channels. Therefore, mirror reception channels most significantly affect the selectivity and noise immunity of superheterodyne receivers.

Кроме зеркальных, существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема.In addition to mirrored, there are other additional (combination) reception channels.

В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условий:In general terms, any combination receive channel takes place when the following conditions are met:

ωпр2=| ± mωкi ± nωг1 |,ω pr2 = | ± mω ki ± nω g1 |,

ωпр2=| ± mωкj ± nωг2 |,ω pr2 = | ± mω Kj ± nω r2 |,

где ωкi, ωкj - частоты i-го и j-го комбинационных каналов приема;where ω ki , ω kj are the frequencies of the i-th and j-th Raman reception channels;

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

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частот гетеродинов малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основных каналов.The most harmful combinational reception channels are those generated by the interaction of the first harmonic of the signal frequency with the harmonics of the frequencies of small local oscillators (second, third), since the sensitivity of the receivers on these channels is close to the sensitivity of the main channels.

Так, четырем комбинационным каналам приема при m=1 и n=2 соответствуют частоты:So, four combinational reception channels with m = 1 and n = 2 correspond to frequencies:

ωк1=2ωг1пр2, ωк2=2ωг1пр2,ω k1 = 2ω g1 -ω pr2 , ω k2 = 2ω g1 + ω pr2 ,

ωк3=2ωг2пр2, ωк4=2ωг2пр2, k3 = 2ω ω z2np2, ω z2 k4 = 2ω + ω np2,

где 2ωг1, 2ωг2 - вторые гармоники частот первого и второго гетеродинов.where 2ω g1 , 2ω g2 are the second harmonics of the frequencies of the first and second local oscillators.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению избирательности, помехоустойчивости и достоверности дуплексной радиосвязи между диспетчерским пунктом и навигационными комплексами.The presence of false signals (interference) received via mirror and Raman channels leads to a decrease in the selectivity, noise immunity and reliability of duplex radio communication between the control center and navigation systems.

Технической задачей изобретения является повышение избирательности, помехоустойчивости и достоверности дуплексной радиосвязи между диспетчерским пунктом и навигационными комплексами путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.An object of the invention is to increase the selectivity, noise immunity and reliability of duplex radio communication between the control center and navigation systems by suppressing false signals (interference) received via additional channels.

Поставленная задача решается тем, что компьютерная система дистанционного управления навигационными комплексами для автоматизированного мониторинга окружающей среды в условиях Арктики, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, не менее трех навигационных комплексов, каждый из которых характеризуется наличием надводной и подводной секциями, соединенными кабелем, при этом надводная часть содержит блок управления, блок определения координат по системе спутниковой навигации, блок определения состояния атмосферы, подключенные к приемопередающему устройству, а подводная часть содержит подводный навигационный маяк, управляющие входы блока определения координат по системе спутниковой навигации, блока определения толщины ледового покрова, блока определения состояния атмосферы и подводного навигационного маяка соединены с соответствующими выходами блока управления, приемопередающее устройство, установленное на диспетчерском пункте, и космические аппараты спутниковой системы связи, при этом каждое приемопередающее устройство выполнено в виде последовательно подключенных к выходу блока управления компьютера задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого через формирователь модулирующего кода соединен со вторым выходом компьютера, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина и усилителя второй промежуточной частоты, последовательно включенных перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к компьютеру, частоты ωr1 и ωr2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыThe problem is solved in that a computer system for remote control of navigation systems for automated environmental monitoring in the Arctic, containing, in accordance with the closest analogue, at least three navigation systems, each of which is characterized by the presence of surface and underwater sections connected by cable, while the above-water part contains a control unit, a unit for determining coordinates by a satellite navigation system, a unit for determining the state of the atmosphere connected to a transceiver device, and the underwater part contains an underwater navigation beacon, control inputs of a unit for determining coordinates by a satellite navigation system, a unit for determining ice thickness, a determination unit the state of the atmosphere and the underwater navigation beacon are connected to the corresponding outputs of the control unit, a transceiver installed at the control center, and spacecraft of the satellite communication system, while each transceiver device is made in the form of a master oscillator, a phase manipulator, connected in series to the output of the computer control unit, the second input of which is connected to the second output of the computer, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the first power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to the transceiver antenna, the second power amplifier, the second mixer, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator and the second intermediate frequency amplifier, series-connected multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, strip filter and phase detector, the second input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the output is connected to a computer, the frequencies ω r1 and ω r2 of the local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency

ωг2г1пр2,w r1 r2 -ω = ω WP2,

приемопередающее устройство диспетчерского пункта излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частотеthe control unit transceiver emits complex signals with phase shift keying at a frequency

ω1пр1г2,ω = ω 1 = ω z2 pr1,

где ωпр1 - первая промежуточная частота, а принимает на частотеwhere ω pr1 - the first intermediate frequency, and takes on the frequency

ω2пр3г1,ω 2 = ω pr3 = ω g1 ,

где ωпр3 - третья промежуточная частота, а приемопередающие устройства навигационных комплексов, наоборот, излучают сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω2, а принимают - на частоте ω1, космические аппараты спутниковой системы связи ретранслируют сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частотах ω1 и ω2 с сохранением фазовых соотношений, отличается от ближайшего аналога тем, что каждое приемопередающее устройство снабжено колебательным контуром, узкополосным фильтром, амплитудным детектором, пороговым блоком и ключом, причем к выходу второго усилителя мощности последовательно подключены колебательный контур, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу перемножителя.where ω CR3 is the third intermediate frequency, and the transceiver devices of the navigation systems, on the contrary, emit complex signals with phase shift keying at the frequency ω 2 , and receive - at frequency ω 1 , spacecraft of the satellite communication system relay complex signals with phase shift keying at frequencies ω 1 and ω 2 while maintaining phase relationships, differs from the closest analogue in that each transceiver is equipped with an oscillating circuit, a narrow-band filter, an amplitude detector, a threshold block and a key, and an oscillating circuit is connected in series to the output of the second power amplifier, the second input of which is connected to the output the first local oscillator, a narrow-band filter, an amplitude detector, a threshold block and a key, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the second intermediate frequency, and the output is connected to the first input of the multiplier.

Геометрическая схема расположения диспетчерского пункта (ДП), навигационных комплексов (HКi, I=1, 2, …, n) и космических аппаратов (КА) спутниковой системы связи изображена на фиг. 1. Структурная схема приемопередающего устройства 1, установленного на диспетчерском пункте ДП, представлена на фиг. 2. Структурная схема приемопередающего устройства 1.i, установленного на i-ом навигационном комплексе, представлена на фиг. 3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, изображена на фиг. 4.The geometrical layout of the control center (DP), navigation systems (HKi, I = 1, 2, ..., n) and spacecraft (SC) of the satellite communications system is shown in FIG. 1. The structural diagram of the transceiver device 1 installed on the control center DP, is presented in FIG. 2. The structural diagram of the transceiver device 1.i installed on the i-th navigation complex is shown in FIG. 3. A frequency diagram illustrating frequency conversion of signals is shown in FIG. 4.

Каждое приемопередающее устройство 1 (1.i) выполнено в виде последовательно включенных блока 2 (2.i) управления, компьютера 3 (3.i), задающего генератора 4 (4.i), фазового манипулятора 6 (6.i), второй вход которого через формирователь 5 (5.i) модулирующего кода соединен с вторым выходом компьютера 3 (3.i), первого смесителя 8 (8.i), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 7 (7.i), усилителя 9 (9.i) первой промежуточной частоты, первого усилителя 10 (10.i) мощности, дуплексера 11 (11.i), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 12 (12.i), второго усилителя 13 (13.i) мощности, второго смесителя 15 (15.i), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 14 (14.i), усилителя 16 (16.i) второй промежуточной частоты, ключа 29 (29.i), перемножителя 17 (17.i), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 7 (7.i), полосового фильтра 18 (18.i) и фазового детектора 19 (19.i), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 14 (14.i), а выход подключен к второму входу компьютера 3 (3.i). К выходу второго усилителя 13 (13.i) мощности последовательно подключены колебательный контур 25 (25.i), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 7 (7.i), узкополосный фильтр 26 (26.i), амплитудный детектор 27 (27.i) и пороговый блок 28 (28.i), выход которого соединен с вторым входом ключа 29 (29.i).Each transceiver 1 (1.i) is made in the form of series-connected control unit 2 (2.i), computer 3 (3.i), master oscillator 4 (4.i), phase manipulator 6 (6.i), the second the input of which through the generator 5 (5.i) of the modulating code is connected to the second output of the computer 3 (3.i), the first mixer 8 (8.i), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 7 (7.i), amplifier 9 (9.i) the first intermediate frequency, the first power amplifier 10 (10.i), the duplexer 11 (11.i), the input-output of which is connected to the transceiver antenna 12 (12.i), the second amplifier 13 (13.i) power, the second mixer 15 (15.i), the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 14 (14.i), the amplifier 16 (16.i) of the second intermediate frequency, key 29 (29.i), the multiplier 17 (17. i), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 7 (7.i), the bandpass filter 18 (18.i) and the phase detector 19 (19.i), the second input of which is connected to the output of the second local oscillator 14 (14 .i), and the output is connected to the second input of computer 3 (3.i). An oscillatory circuit 25 (25.i) is connected in series to the output of the second power amplifier 13 (13.i), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 7 (7.i), a narrow-band filter 26 (26.i), and an amplitude detector 27 ( 27.i) and a threshold block 28 (28.i), the output of which is connected to the second input of the key 29 (29.i).

Блок 2 (2.i) может быть выполнен на базе микропроцессора. Блок 21.i определения координат по системе спутниковой навигации может быть выполнен на базе систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС и представляет собой приемник 21.i GPS сигналов с приемной антенной 20.i. Блок 22.i измерения толщины ледового покрова может быть выполнен на базе ультразвукового толщиномера. В качестве блока 23.i измерения состояния атмосферы может быть использован измерительный блок метеозонда.Block 2 (2.i) can be made on the basis of a microprocessor. Block 21.i determine the coordinates of the satellite navigation system can be performed on the basis of satellite navigation systems GPS and GLONASS and is a receiver 21.i GPS signals with a receiving antenna 20.i. The ice cover thickness measuring unit 22.i may be performed on the basis of an ultrasonic thickness gauge. As the unit 23.i measuring the state of the atmosphere can be used in the measuring unit of the weather balloon.

Предпочтительно в составе комплекса используют блок электропитания, выполненный с возможностью подзарядки. В этом случае комплекс дополнительно содержит генератор электрической энергии, подключенный к входу блока электропитания. В качестве указанного генератора может быть использован ветрогенератор или генератор, использующий термопару.Preferably, the complex uses a power supply unit configured to recharge. In this case, the complex further comprises an electric energy generator connected to the input of the power supply unit. As the specified generator, a wind generator or a generator using a thermocouple can be used.

В некоторых вариантах реализации блок 23.i определения состояния атмосферы выполнен с возможностью определения скорости ветра, температуры и влажности воздуха.In some embodiments, an atmospheric condition determination unit 23.i is configured to determine wind speed, temperature, and air humidity.

Штанга, на которой закреплен подводный навигационный маяк 24.i, может быть использован 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 генерированный термопарой электрический заряд поступает в аккумуляторную батарею. Мачта ветрогенератора может быть дополнительно использована в качестве антенны приемопередающих устройств.The boom on which the underwater navigation beacon 24.i is mounted can be used as a means of measuring ice thickness. 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. The mast of the wind generator can be additionally used as an antenna of transceiver devices.

Каждый используемый комплекс имеет свой индивидуальный код (идентификационный номер - ID), который приведен во всех радиограммах, отправляемых комплексом.Each used complex has its own individual code (identification number - ID), which is given in all radiograms sent by the complex.

Совместное использование, по меньшей мере, трех навигационных комплексов обеспечивает ориентирование в пространстве подводного аппарата любого типа.The joint use of at least three navigation systems provides orientation in the space of an underwater vehicle of any type.

Навигационные комплексы обеспечивают выполнение следующих функций:Navigation systems provide the following functions:

- подача сигналов подводной навигации;- giving signals to underwater navigation;

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

- параллельное проведение измерений толщины льда;- parallel measurements of ice thickness;

- передача в эфир (по каналам спутниковой связи) собираемых данных в режиме он-лайн (в заданное время);- transmission (via satellite channels) of the collected data on-line (at a given time);

- о собственных координатах в настоящее время;- about own coordinates at present;

- о толщине льда, на котором они находятся в текущее время;- about the thickness of the ice on which they are currently located;

- о скорости ветра, давлении и влажности воздуха и температуре (по необходимости).- about wind speed, pressure and humidity and temperature (if necessary).

Установка и использование комплексов на заданном расстоянии обеспечивают 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. Кроме того, установка и использование комплексов на заданном расстоянии обеспечивают возможность создания сети подводной навигации.The installation and use of the complexes at a given distance provides the opportunity to create a network of information systems in the system for monitoring the movement of ice and its condition, for the safe escort of vessels along the Northern Sea Route and for ensuring the safety of oil and gas production and hydraulic infrastructure on the shelf and in the coastal zone in the arctic seas and in conditions ice cover, including drift. In addition, the installation and use of complexes at a given distance provide the ability to create a network of underwater navigation.

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 делать точный прогноз времени и качества формирования торосов, смещения льда и образования непроходимых для ледокольного флота ледовых условий. Кроме того, система указанных комплексов обеспечивает подводную навигацию.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 accurately predict the time and quality of formation of hummocks, ice displacement and the formation of ice conditions impassable for the icebreaker fleet . In addition, the system of these complexes provides underwater navigation.

Предлагаемая система работает следующим образом.The proposed system works as follows.

С целью передачи необходимой информации управления на избранный навигационный комплекс HКi (i=1, 2, …, n) на диспетчерском пункте ДП 1 с помощью блока 2 управления и компьютера 3 включается задающий генератор 4, который формирует высокочастотное гармоническое колебаниеIn order to transmit the necessary control information to the selected navigation complex HKi (i = 1, 2, ..., n) at the control center DP 1, using the control unit 2 and computer 3, the master oscillator 4 is turned on, which generates a high-frequency harmonic oscillation

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, которое поступает на первый вход фазового манипулятора 6, на второй вход которого подается модулирующий код M1(t) с второго выхода компьютера 3. Указанный модулирующий код соответствует идентификационному номеру запрашиваемого навигационного комплекса. На выходе фазового манипулятора 6 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)where U c , ω s , ϕ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of harmonic oscillation, which is fed to the first input of the phase manipulator 6, the second input of which is supplied with the modulating code M 1 (t) from the second output of the computer 3. The specified modulating code corresponds to the identification number of the requested navigation system. The output of the phase manipulator 6 produces a complex signal with phase shift keying (PSK)

u1(t)=U1⋅Cos[ωct+ϕк1(t)+ϕс], 0≤t≤Тс,u 1 (t) = U 1 ⋅ Cos [ω c t + ϕ k1 (t) + ϕ s ], 0≤t≤T s ,

где ϕк1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии модулирующим кодом M1(t), причем ϕк1(t)=const при Кτэ<t<(к+1)τэ и может изменяться скачком при t=кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2, …, N-1); τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тссэ⋅N).where ϕ k1 (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 1 (t), and ϕ k1 (t) = const for Kτ e <t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the borders between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1); τ e , N is the duration and number of chips that make up the signal with a duration of T s (T s = τ e ⋅ N).

Этот сигнал поступает на первый вход первого смесителя 8, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 7This signal is fed to the first input of the first mixer 8, the second input of which is supplied with the voltage of the first local oscillator 7

uг1(t)=Uг1⋅Cos(ωг1t+ϕг1).u g1 (t) = U g1 ⋅ Cos (ω g1 t + ϕ g1 ).

На выходе смесителя 8 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 9 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыThe output of the mixer 8 is formed voltage Raman frequencies. Amplifier 9 is allocated the voltage of the first intermediate (total) frequency

uпр1(t)=Uпр1⋅Cos[ωпр1t+ϕк1(t)+ϕпр1], 0≤t≤Tc,u CR1 (t) = U CR1 ⋅ Cos [ω CR1 t + ϕ K1 (t) + ϕ CR1 ], 0≤t≤T c ,

Figure 00000001
Figure 00000001

ωпр1cг11 - первая промежуточная (суммарная) частота;ω pr1 = ω c + ω g1 = ω 1 - the first intermediate (total) frequency;

ϕпр1сг1,ϕ pr1 = ϕ s + ϕ g1 ,

которое после усиления в усилитель 10 мощности через дуплексер 11 поступает в приемопередающую антенну 12, излучается ею на частоте ω1 в эфир (в направлении навигационных комплексов), через КА-ретрансляторы, улавливается приемопередающей антенной 12.i навигационного комплекса и через дуплексер 11.i и усилитель 13.i мощности поступает на первый вход смесителя 15.i, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14.iwhich, after amplification in the power amplifier 10 through the duplexer 11 enters the transceiver antenna 12, is radiated by it at the frequency ω 1 into the air (in the direction of the navigation systems), through the KA-transponders, is captured by the transceiver antenna 12.i of the navigation complex and through the duplexer 11.i and the power amplifier 13.i is supplied to the first input of the mixer 15.i, to the second input of which the local oscillator voltage 14.i

uг1(t)=Uг1⋅Cos(ωг1t+ϕг1).u g1 (t) = U g1 ⋅ Cos (ω g1 t + ϕ g1 ).

На выходе смесителя 15.i образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 16.i выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыAt the output of the mixer 15.i, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 16.i isolates the voltage of the second intermediate (differential) frequency

uпр2(t)=Uпр2⋅Cos[ωпр2t+ϕк1(t)+ϕпр2], 0≤t≤Тс,u CR2 (t) = U CR2 ⋅ Cos [ω CR2 t + ϕ K1 (t) + ϕ CR2 ], 0≤t≤T s ,

Figure 00000002
Figure 00000002

ωпр2пр1г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω pr2 = ω pr1 -ω g1 - the second intermediate (difference) frequency;

ϕпр2пр1г1.ϕ ad2 = ϕ ad1g1 .

Одновременно напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 13.i мощности поступает на первый вход колебательного контура 25.i, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 7.iAt the same time, the voltage u pr1 (t) from the output of the power amplifier 13.i is supplied to the first input of the oscillating circuit 25.i, to the second input of which the local oscillator voltage 7.i

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

Частота настройки ωн2 колебательного контура 25.i и узкополосного фильтра 26.i выбирается равной частоте ωг2 гетеродина 7.i (ωн2г2). При поступлении на первый вход колебательного контура 25.i напряжения uпр1(t) в нем возникает явление резонанса.Tuning frequency ω 2n oscillation circuit 25.i and 26.i narrowband filter is selected equal to the frequency ω LO r2 7.i (ω 2n = ω z2). When the voltage u pr1 (t) is supplied to the first input of the oscillating circuit 25.i, a resonance phenomenon occurs in it.

Выходное напряжение колебательного контура 25.i выделяется узкополосным фильтром 26.i, детектируется амплитудным детектором 27.i и поступает на вход порогового блока 28.i, где сравнивается с пороговым напряжением Uпор.The output voltage of the oscillating circuit 25.i is allocated by a narrow-band filter 26.i, detected by the amplitude detector 27.i and fed to the input of the threshold unit 28.i, where it is compared with the threshold voltage U then .

При резонансе выходного напряжения колебательного контура 25.i и узкополосного фильтра 26.i достигают максимального значения, выходное напряжение амплитудного детектора 27.i также достигает максимального значения Umax и превышает пороговый уровень Uпор в пороговом блоке 28.i (Umax>Uпор). И только при превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 28.i формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 29.i, открывая его. В исходном состоянии ключ 29.i всегда закрыт. При этом напряжение uпр2(t) с выхода усилителя 16.i второй промежуточной частоты через открытый ключ 29.i поступает на первый вход перемножителя 17.i, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 7.iWhen the output voltage of the oscillating circuit 25.i and the narrow-band filter 26.i resonate, they reach their maximum value, the output voltage of the amplitude detector 27.i also reaches the maximum value U max and exceeds the threshold level U then in the threshold block 28.i (U max > U then ) And only when the threshold level U pores is exceeded, a constant voltage is generated in the threshold block 28.i, which is supplied to the control input of the key 29.i, opening it. In the initial state, the key 29.i is always closed. In this case, the voltage u pr2 (t) from the output of the amplifier 16.i of the second intermediate frequency through the public key 29.i is supplied to the first input of the multiplier 17.i, the second input of which supplies the local oscillator voltage 7.i

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

На выходе перемножителя 17.i образуется напряжениеAt the output of the multiplier 17.i, a voltage is generated

u2(t)=U2⋅Cos[ωг1t-ϕк1(t)+ϕг1], 0≤t≤Тс,u 2 (t) = U 2 ⋅ Cos [ω g1 t-ϕ k1 (t) + ϕ g1 ], 0≤t≤T s ,

Figure 00000003
Figure 00000003

ωг1г2пр2,w r1 r2 = ω -ω WP2,

которое представляет собой ФМн сигнал на частоте ωг1 гетеродина 14.i. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 18.i и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 19.i, на второй (опорный) вход которого подается напряжение Uг1(t) гетеродина 14.i. На выходе фазового детектора 19.i образуется низкочастотное напряжениеwhich is an FMN signal at a frequency ω g1 of the local oscillator 14.i. This voltage is allocated by the bandpass filter 18.i and fed to the first (information) input of the phase detector 19.i, to the second (reference) input of which the voltage U g1 (t) of the local oscillator 14.i is applied. A low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 19.i

uн1(t)=Uн1⋅Cosϕк1(t), 0≤t≤Тс,u н1 (t) = U н1 ⋅ Cosϕ к1 (t), 0≤t≤T s ,

Figure 00000004
Figure 00000004

пропорциональное модулирующему коду M1(t). Это напряжение поступает в компьютер 3.i.proportional to the modulating code M 1 (t). This voltage goes to computer 3.i.

Частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты (фиг. 4)The frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency (Fig. 4)

ωг2г1пр2.w r1 r2 -ω = ω WP2.

Если идентификационный номер Mи(t) запрашиваемого навигационного комплекса соответствует модулирующему коду M1(t), то в компьютере 3.i формируется команда, которая через блок 2.i управления воздействует на блоки 21.i, 22.i и 23.i, включая их. При этом информация с указанных блоков через компьютер 3.i поступает на вход формирователя 5.i модулирующего кода, где формируется суммарный модулирующий код:If the identification number M and (t) of the requested navigation system corresponds to the modulating code M 1 (t), then a command is generated in computer 3.i that, through the control unit 2.i, acts on the blocks 21.i, 22.i and 23.i including them. In this case, information from the indicated blocks is transmitted through the computer 3.i to the input of the generator 5.i of the modulating code, where the total modulating code is generated:

MΣ(t)=Mи(t)+M2(t)+M3(t)+M4(t),M Σ (t) = M and (t) + M 2 (t) + M 3 (t) + M 4 (t),

где Mи(t) - идентификационный номер навигационного комплекса;where M and (t) is the identification number of the navigation complex;

M2(t) - модулирующий код, отображающий координаты (долгота и широта) навигационного комплекса;M 2 (t) is a modulating code that displays the coordinates (longitude and latitude) of the navigation complex;

М3(t) - модулирующий код, отображающий толщину льда;M 3 (t) is a modulating code that displays the thickness of the ice;

M4(t) - модулирующий код, отображающий скорость ветра, температуру и влажность воздуха.M 4 (t) is a modulating code that displays wind speed, temperature and humidity.

Одновременно с этим включается задающий генератор 4.i, который формирует высокочастотное гармоническое колебаниеAt the same time, the master oscillator 4.i is turned on, which generates a high-frequency harmonic oscillation

uci(t)=Uci⋅Cos(ωct+ϕci), 0≤t≤Tci,u ci (t) = U ci ⋅ Cos (ω c t + ϕ ci ), 0≤t≤T ci ,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 6.i, на второй вход которого с выхода формирователя 5.i модулирующего кода поступает суммарный модулирующий код MΣ(t).which arrives at the first input of the phase manipulator 6.i, the second input of which from the output of the generator 5.i of the modulating code receives the total modulating code M Σ (t).

На выходе фазового манипулятора 6.i образуется сложный ФМн сигналAt the output of the phase manipulator 6.i, a complex PSK signal is formed

u3i(t)=U3i⋅Cos[ωct+ϕк2(t)+ϕci], 0≤t≤Tci,u 3i (t) = U 3i ⋅ Cos [ω c t + ϕ k2 (t) + ϕ ci ], 0≤t≤T ci ,

где ϕк2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом MΣ(t),where ϕ k2 (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase, which displays the law of phase manipulation in accordance with the total modulating code M Σ (t),

который поступает на первый вход смесителя 8.i, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 7.iwhich goes to the first input of the mixer 8.i, to the second input of which the local oscillator voltage 7.i

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

На выходе смесителя 8.i образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 9.i выделяется напряжение третьей промежуточной частотыAt the output of the mixer 8.i, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 9.i isolates the voltage of the third intermediate frequency

uпр3(t)=Uпр3⋅Cos[ωпр3t-ϕк2(t)+ϕпр3], 0≤t≤Tci,u pr3 (t) = U pr3 ⋅ Cos [ω pr3 t-ϕ k2 (t) + ϕ pr3 ], 0≤t≤T ci ,

Figure 00000005
Figure 00000005

ωпр3г2с - третья промежуточная частота; PR3 ω = ω z2with - third intermediate frequency;

ϕпр3г2сi, PR3 cp = φ -φ r2 ci,

которое после усиления в усилителе 10.1 мощности через дуплексер 11.i поступает в приемопередающую антенну 12.i, излучается ею на частоте ω2 в эфир (в направлении КА), переизлучается им в направлении диспетчерского пункта ДП, улавливается приемопередающей антенной 12 и через дуплексер 11 и усилитель 13 мощности поступает на первый вход смесителя 15, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 14which after amplification in the power amplifier 10.1 through the duplexer 11.i enters the transceiver antenna 12.i, is radiated by it at the frequency ω 2 into the air (in the direction of the spacecraft), re-emitted by it in the direction of the control center DP, is captured by the transceiver antenna 12 and through the duplexer 11 and the power amplifier 13 is supplied to the first input of the mixer 15, to the second input of which the voltage of the local oscillator 14

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

На выходе смесителя 15 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 16 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частотыThe output of the mixer 15 is formed voltage Raman frequencies. The amplifier 16 is allocated the voltage of the second intermediate (differential) frequency

uпр4(t)=Uпр4⋅Cos[ωпр2t+ϕк2(t)+ϕпр2], 0≤t≤Тс,u CR4 (t) = U CR4 ⋅ Cos [ω CR2 t + ϕ K2 (t) + ϕ CR2 ], 0≤t≤T s ,

Figure 00000006
Figure 00000006

ωпр2г2пр3 - вторая промежуточная (разностная) частота; np2 ω = ω z2PR3 - second intermediate (difference) frequency;

ϕпр2г2пр3. WP2 cp = φ -φ r2 PR3.

Одновременно напряжение uпр3(t) с выхода усилителя 13 мощности поступает на первый вход колебательного контура 25, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 7Simultaneously, the voltage u CR3 (t) from the output of the power amplifier 13 is supplied to the first input of the oscillating circuit 25, the second input of which is the voltage of the local oscillator 7

uг1(t)=Uг1⋅Cos(ωг1t+ϕг1).u g1 (t) = U g1 ⋅ Cos (ω g1 t + ϕ g1 ).

Частота настройки ωн1 колебательного контура 25 и узкополосного фильтра 26 выбирается равной частоте ωг1 гетеродина 7 (ωн1г1). При поступлении на первый вход колебательного контура 25 напряжения uпр3(t) в нем возникает явление резонанса.The tuning frequency ω n1 of the oscillating circuit 25 and the narrow-band filter 26 is chosen equal to the frequency ω g1 of the local oscillator 7 (ω n1 = ω g1 ). When the voltage u pr3 (t) is supplied to the first input of the oscillating circuit 25, a resonance phenomenon arises in it.

Выходное напряжение колебательного контура 25 выделяется узкополосным фильтром 26, детектируется амплитудным детектором 27 и поступает на вход порогового блока 28, где сравнивается с пороговым напряжением Uпор.The output voltage of the oscillating circuit 25 is extracted by a narrow-band filter 26, detected by the amplitude detector 27 and fed to the input of the threshold unit 28, where it is compared with the threshold voltage U then .

При резонансе выходные напряжения колебательного контура 25 и узкополосного фильтра 26 достигают максимального значения, выходное напряжение амплитудного детектора 27 также достигает максимального значения Umax и превышает пороговый уровень Uпор в пороговом блоке 28 (Umax>Uпор). И только при превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 28 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 29, открывая его. В исходном состоянии ключ 29 всегда закрыт. При этом напряжение uпр4(t) с выхода усилителя 16 второй промежуточной частоты через открытый ключ 29 поступает на первый вход перемножителя 17, на второй вход которого подается напряжение uг1(t) гетеродина 7. На выходе перемножителя 17 образуется напряжениеAt resonance, the output voltages of the oscillating circuit 25 and the narrow-band filter 26 reach a maximum value, the output voltage of the amplitude detector 27 also reaches a maximum value of U max and exceeds the threshold level U pores in the threshold unit 28 (U max > U pores ). And only when the threshold level U then is exceeded in the threshold unit 28, a constant voltage is generated, which is supplied to the control input of the key 29, opening it. In the initial state, the key 29 is always closed. In this case, the voltage u pr4 (t) from the output of the amplifier 16 of the second intermediate frequency through the public key 29 is supplied to the first input of the multiplier 17, the second input of which is supplied with the voltage u g1 (t) of the local oscillator 7. A voltage is generated at the output of the multiplier 17

u4(t)=U4⋅Cos[ωг2t+ϕк2(t)+ϕг2], 0≤t≤Тс,u 4 (t) = U 4 ⋅Cos [ω t + φ r2 k2 (t) + φ r2] 0≤t≤T s,

Figure 00000007
Figure 00000007

ωг2пр2г1;ω = ω z2np2 r1;

ϕг2пр1г1,cp r2 = φ -φ pr1 r1,

которое выделяется полосовым фильтром 18 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 19, на второй (опорный) вход которого подается напряжение uг2(t) гетеродина 14. На выходе фазового детектора 19 образуется низкочастотное напряжениеwhich is allocated by a band-pass filter 18 and fed to the first (information) input of the phase detector 19, to the second (reference) input of which the voltage u g2 (t) of the local oscillator 14 is supplied. A low-frequency voltage is generated at the output of the phase detector 19

uн2(t)=Uн2⋅Cosϕк2(t), 0≤t≤Тс,u n2 (t) = U n2 ⋅ Cosϕ k2 (t), 0≤t≤T s ,

Figure 00000008
Figure 00000008

пропорциональное суммарному модулирующему коду MΣ(t). Это напряжение поступает в компьютер 3.proportional to the total modulating code M Σ (t). This voltage goes to computer 3.

Описанная выше работа супергетеродинных приемников соответствует случаю приема полезных ФМн сигналов по основным каналам на частотах ω1 и ω2 (фиг. 4).The operation of superheterodyne receivers described above corresponds to the case of receiving useful PSK signals on the main channels at frequencies ω 1 and ω 2 (Fig. 4).

Если ложный сигнал (помеха) поступает по первому зеркальному каналу на частоте ωз1 If a false signal (interference) enters the first mirror channel at a frequency of ω s1

uз1(t)=Uз1⋅Cos(ωз1t+ϕз1), 0≤t≤Tз1, Z1 u (t) = U Z1 ⋅Cos (ω t + φ P1 P1), 0≤t≤T P1,

то с выхода усилителя 13.i мощности он поступает на первый вход колебательного контура 25.i, частота настройки ωн2 которого выбирается равной частоте ωг2 гетеродина 7.i (ωн2г2). Частоты ωз1 и ωг2 разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты ωг2з1=2ωпр2. Поэтому в колебательном контуре 25.i явление резонанса не наступает, выходное напряжение U амплитудного детектора 27.i не превышает порогового уровня в пороговом блоке 28.i (U<Uпop). Ключ 29.i не открывается и ложный сигнал (помеха) uз1(t), поступающий по первому зеркальному каналу на частоте ωз1, подавляется.the output from the power amplifier 13.i it enters the first input oscillation circuit 25.i, the tuning frequency ω 2n is chosen equal to the frequency ω LO r2 7.i (ω 2n = ω z2). The frequencies ω P1 and ω z2 are spaced by twice the value of the second intermediate frequency ω z2P1 = 2ω np2. Therefore, the resonance phenomenon does not occur in the oscillating circuit 25.i, the output voltage U of the amplitude detector 27.i does not exceed the threshold level in the threshold unit 28.i (U <U pop ). The key 29.i does not open and the false signal (interference) u s1 (t), arriving through the first mirror channel at a frequency ω s1 , is suppressed.

Если ложный сигнал (помеха) поступает по второму зеркальному каналу на частоте ωз2 If a false signal (interference) enters the second mirror channel at a frequency of ω s2

uз2(t)=Uз2⋅Cos(ωз2t+ϕз2), 0≤t≤Тз2,u s2 (t) = U s2 ⋅Cos (ω t + φ s2 s2) 0≤t≤T s2,

то он с выхода усилителя 13 мощности поступает на первый вход колебательного контура 25, частота настройки ωн1 которого выбирается равной частоте ωг1 гетеродина 7 (ωн1г1). Частоты ωг1 и ωз2 разнесены на удвоенное значение второй промежуточной частоты ωз2г1=2ωпр2. Поэтому в колебательном контуре 25 явление резонанса не наступает, выходное напряжение U амплитудного детектора 27 не превышает порогового уровня Uпор в пороговом блоке 28 (U<Uпор). Ключ 29 не открывается и ложный сигнал (помеха), поступающий по второму зеркальному каналу на частоте ωз2, подавляется.then it comes from the output of the power amplifier 13 to the first input of the oscillating circuit 25, the tuning frequency ω n1 of which is chosen equal to the frequency ω g1 of the local oscillator 7 (ω n1 = ω g1 ). The frequencies ω d1 and ω s2 are spaced by twice the value of the second intermediate frequency ω s2 = 2ω -ω r1 np2. Therefore, the resonance phenomenon does not occur in the oscillating circuit 25, the output voltage U of the amplitude detector 27 does not exceed the threshold level U then in the threshold unit 28 (U <U then ). The key 29 does not open and a false signal (interference) arriving through the second mirror channel at a frequency ω s2 is suppressed.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по другим дополнительным (по первому ωк1, второму ωк2, третьему ωк3, четвертому ωк4 комбинационным) каналам.For a similar reason, false signals (interference) received on other additional (along the first ω k1 , second ω k2 , third ω k3 , fourth ω k4 combination) channels are also suppressed.

Предлагаемая система обеспечивает возможность для удаленного автоматизированного мониторинга окружающей среды на больших территориях в условиях Арктики и оперативного обмена дискретной информацией между диспетчерским пунктом и навигационными комплексами. Это достигается за счет дуплексной радиосвязи с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией, компьютеров и космических аппаратов спутниковой системы связи в качестве ретрансляторов.The proposed system provides the ability for remote automated environmental monitoring in large areas in the Arctic and the operational exchange of discrete information between the control center and navigation systems. This is achieved through duplex radio communications using complex signals with phase shift keying, computers and spacecraft satellite communications systems as repeaters.

Сложные ФМн сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.Complex PSK signals have high 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 равномерно 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 evenly 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 изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемников.The structural secrecy of complex PSK signals is caused by a wide variety of their forms 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 receivers.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение избирательности, помехоустойчивости и достоверности дуплексной радиосвязи между диспетчерским пунктом и навигационными комплексами. Это достигается за счет подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Причем для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, используются колебательные контуры, реализующие явление резонанса.Thus, the proposed system in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides increased selectivity, noise immunity and reliability of duplex radio communications between the control center and navigation systems. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via additional channels. Moreover, to suppress false signals (interference) received via mirror and Raman channels, oscillatory circuits that implement the resonance phenomenon are used.

Следует отметить, что явление резонанса является основополагающим принципом работы многих систем и устройств радиоэлектроники.It should be noted that the phenomenon of resonance is a fundamental principle of operation of many systems and devices of radio electronics.

Claims (7)

Компьютерная система дистанционного управления навигационными комплексами для автоматизированного мониторинга окружающей среды в условиях Арктики, содержащая не менее трех навигационных комплексов, каждый из которых характеризуется наличием надводной и подводной секций, соединенных кабелем, при этом надводная часть содержит блок управления, блок определения толщины ледового покрова, блок определения состояния атмосферы, подключенные к приемопередающему устройству, а подводная часть содержит подводный навигационный маяк, управляющие входы блока определения координат по системе спутниковой навигации, блока определения толщины ледового покрова, блока определения состояния атмосферы и подводного навигационного маяка соединены с соответствующими выходами блока управления, приемопередающее устройство, установленное на диспетчерском пункте, и космические аппараты спутниковой системы связи, при этом каждое приемопередающее устройство выполнено в виде последовательно подключенных к выходу блока управления компьютера, задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого через формирователь модулирующего кода соединен с вторым выходом компьютера, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина и усилителя второй промежуточной частоты, последовательно включенных перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, а выход подключен к компьютеру, частоты ωг1 и ωг2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частотыA computer system for remote control of navigation systems for automated environmental monitoring in the Arctic, containing at least three navigation systems, each of which is characterized by the presence of surface and underwater sections connected by a cable, while the surface part contains a control unit, an ice thickness thickness determination unit, a unit determining the state of the atmosphere connected to the transceiver device, and the underwater part contains an underwater navigation beacon, the control inputs of the coordinate determination unit for the satellite navigation system, the ice cover thickness determination unit, the atmosphere state determination unit and the underwater navigation beacon are connected to the corresponding outputs of the control unit, the transceiver installed at the control room and spacecraft of the satellite communication system, with each transceiver device made in the form of series-connected to the output of the unit the control of the computer, the master oscillator, the phase manipulator, the second input of which is connected to the second output of the computer through the generator of the modulating code, the first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the first power amplifier, duplexer, the input-output of which is connected with 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 of the second intermediate frequency amplifier, multipliers connected in series, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, bandpass filter and phase detector, the second input of which is connected to the output the second local oscillator, and the output is connected to a computer, the frequencies ω g1 and ω g2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency ωг2г1пр2,w r1 r2 -ω = ω WP2, приемопередающее устройство диспетчерского пункта излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частотеthe control unit transceiver emits complex signals with phase shift keying at a frequency ω1пр1г2,ω = ω 1 = ω z2 pr1, где ωпр1 - первая промежуточная частота, а принимает на частотеwhere ω pr1 - the first intermediate frequency, and takes on the frequency ω2пр3г1,ω 2 = ω pr3 = ω g1 , где ωпр3 - третья промежуточная частота, а приемопередающее устройства навигационных комплексов, наоборот, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω2, а принимает на частоте ω1, космические аппараты спутниковой системы связи ретранслируют сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω1 и ω2 с сохранением фазовых соотношений, отличающаяся тем, что каждое приемопередающее устройство снабжено колебательным контуром, узкополосным фильтром, амплитудным детектором, пороговым блоком и ключом, причем к выходу второго усилителя мощности последовательно подключены колебательный контур, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к первому входу перемножителя.where ω CR3 is the third intermediate frequency, and the transceiver of the navigation systems, on the contrary, emits complex signals with phase shift keying at the frequency ω 2 , and receives at frequency ω 1 , spacecraft of the satellite communications system relay complex signals with phase shift keying at the frequency ω 1 and ω 2 with preserving phase relations, characterized in that each transceiver is equipped with an oscillating circuit, a narrow-band filter, an amplitude detector, a threshold block and a key, and an oscillatory circuit is connected in series to the output of the second power amplifier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, narrow-band a filter, an amplitude detector, a threshold block and a key, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the second intermediate frequency, and the output is connected to the first input of the multiplier.
RU2019123927A 2019-07-23 2019-07-23 Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions RU2723928C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123927A RU2723928C1 (en) 2019-07-23 2019-07-23 Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123927A RU2723928C1 (en) 2019-07-23 2019-07-23 Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723928C1 true RU2723928C1 (en) 2020-06-18

Family

ID=71096116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123927A RU2723928C1 (en) 2019-07-23 2019-07-23 Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723928C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7969822B2 (en) * 2005-07-15 2011-06-28 Estate Of Albert R. Basilico System and method for extending GPS to divers and underwater vehicles
RU2449326C2 (en) * 2010-02-24 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of determining state of ice cover
RU2485447C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Океан - Инвест СПб" Double-medium research and navigation complex with system of provision of accurate navigational referencing for underwater mobile technical objects
RU2486471C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" Measurement-navigation complex installed on ice
RU2658123C1 (en) * 2017-05-11 2018-06-19 Открытое акционерное общество "Авангард" System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7969822B2 (en) * 2005-07-15 2011-06-28 Estate Of Albert R. Basilico System and method for extending GPS to divers and underwater vehicles
RU2449326C2 (en) * 2010-02-24 2012-04-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of determining state of ice cover
RU2485447C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Океан - Инвест СПб" Double-medium research and navigation complex with system of provision of accurate navigational referencing for underwater mobile technical objects
RU2486471C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Океан-Инвест СПб" Measurement-navigation complex installed on ice
RU2658123C1 (en) * 2017-05-11 2018-06-19 Открытое акционерное общество "Авангард" System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2474793C1 (en) Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment
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
RU2425396C1 (en) Method of monitoring state of underground metropolitan structures and system for realising said method
RU2723928C1 (en) Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions
RU2656972C1 (en) Computer system of management of the port container terminal
RU2681671C1 (en) Computer system for remote control of navigation complexes for arctic automated environmental monitoring
RU2389054C1 (en) Method for collation of time scales and device for its implementation
RU2658123C1 (en) System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas
RU2518174C2 (en) Query-based method of measuring radial velocity and position of glonass global navigation system satellite and system for realising said method
RU2628986C1 (en) Territorial control system for transportation of particularly important and dangerous goods
RU2418714C2 (en) System for detecting person suffering distress on water
RU2600333C2 (en) Helicopter radio-electronic complex
RU2732318C1 (en) Computer system for remote control of navigation systems for automated monitoring of environment in arctic conditions
RU2301437C1 (en) Mode of comparison of time scale
RU2623718C1 (en) Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel
RU2699451C1 (en) Remote monitoring system for transportation of high-technology building modules
RU2724079C1 (en) Method of technical maintenance of vehicle location management during recovery of infrastructure objects and system for its implementation
RU2299832C1 (en) Man-overboard detection system
RU2419991C1 (en) Helicopter radio-electronic complex
RU2240950C1 (en) Device for searching for man in distress
RU2474882C1 (en) Ecological system of collecting information on state of region
RU2619200C1 (en) System of remote control for transportating high-tech construction modules
RU2717079C1 (en) Method of monitoring condition of underground structures and system for its implementation
RU2243592C1 (en) System for remote control of building materials transportation