RU2444461C1 - System for detecting and locating person in distress on water - Google Patents
System for detecting and locating person in distress on water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2444461C1 RU2444461C1 RU2010146884/11A RU2010146884A RU2444461C1 RU 2444461 C1 RU2444461 C1 RU 2444461C1 RU 2010146884/11 A RU2010146884/11 A RU 2010146884/11A RU 2010146884 A RU2010146884 A RU 2010146884A RU 2444461 C1 RU2444461 C1 RU 2444461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- phase
- input
- narrow
- band filter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к спасательным средствам и может быть использована для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, и определения его местоположения.The proposed system relates to rescue equipment and can be used to detect a person in distress on the water, and determine his location.
Известны спасательные системы и устройства (авт. свид. СССР №№385.819, 431.063, 637.298, 765.113, 988.655, 1.348.256, 1.505.840, 1.505.841, 1.588.636, 1.615.054, 1.643.325, 1.664.653; патенты РФ №№2.000.995, 2.009.956, 2.038.259, 2.043.259, 2.051.838, 2.177.437, 2.193.990, 2.276.038, 2.363.614; патенты США №№3.621.501, 4.889.511; патент Великобритании №1.145.051 и другие).Rescue systems and devices are known (ed. Certificate of the USSR No. 385.819, 431.063, 637.298, 765.113, 988.655, 1.348.256, 1.505.840, 1.505.841, 1.588.636, 1.615.054, 1.643.325, 1.664.653 ; RF patents Nos. 2.000.995, 2.009.956, 2.038.259, 2.043.259, 2.051.838, 2.177.437, 2.193.990, 2.276.038, 2.363.614; US patents Nos. 3.621.501, 4.889 .511; UK patent No. 1,145.051 and others).
Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде (патент РФ №2.177.437, В63С 9/20, 2000), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known systems and devices closest to the proposed one is a system for detecting and determining the location of a person in distress on water (RF patent No. 2.177.437,
Указанная система обеспечивает повышение надежности обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, и определения его местоположения путем использования радиоизлучателя и вертолета. Для пеленгации источника излучения сигнала бедствия используется дифференциально-фазовый метод, который реализуется на борту вертолета. При этом приемные антенны размещаются на концах четырех противоположных лопастей несущего винта вертолета и вращающихся вокруг приемной антенны, размещенной над втулкой винта вертолета. Для повышения точности пеленгации радиоизлучателя (радиодатчика) приемные антенны размещаются на диаметрально противоположных концах лопастей несущего винта вертолета. Возникающая при этом неоднозначность пеленгации устраняется автокорреляционной обработкой принимаемых сигналов.The specified system provides increased reliability of detecting a person in distress on the water, and determining its location by using a radio emitter and a helicopter. For direction finding of the distress signal radiation source, the differential-phase method is used, which is implemented on board the helicopter. In this case, the receiving antennas are located at the ends of four opposing rotor blades of the helicopter and rotating around the receiving antenna located above the rotor hub of the helicopter. To increase the accuracy of direction finding of the radio emitter (radio sensor), the receiving antennas are located at the diametrically opposite ends of the rotor blades of the helicopter. The resulting ambiguity in direction finding is eliminated by autocorrelation processing of the received signals.
Местоположение источника излучения сигнала бедствия (радиодатчика) осуществляется с использованием измеренных значений азимута α, угла места β и высоты h полета вертолета.The location of the distress signal source (radio sensor) is carried out using the measured azimuth values α, elevation angle β and helicopter flight altitude h.
Однако известная система не обеспечивает возможности для определения идентификационных данных человека, терпящего бедствие на воде.However, the known system does not provide the ability to determine the identity of a person in distress on the water.
Технической задачей изобретения является повышение надежности обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде, путем использования сложных сигналов с фазовой манипуляцией.An object of the invention is to increase the reliability of detection and location of a person in distress on water by using complex signals with phase shift keying.
Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде, включающая, в соответствии с ближайшим аналогом, спасательный жилет, надетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, источник тока, два размыкателя электрической цепи, две сообщающиеся герметичные емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, одна из герметичных емкостей расположена в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, мембрана каждой емкости связана с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света и передатчика через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и аппаратуру, установленную на борту вертолета и состоящую из одного измерительного и четырех пеленгационных каналов, при этом измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и усилителя первой промежуточной частоты, последовательно включенных второго гетеродина, шестого смесителя, усилителя второй промежуточной частоты, амплитудного детектора и блока регистрации, каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, пятый узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены первая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, приемная антенна измерительного канала размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгационных каналов размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена двумя анализаторами спектра, удвоителем фазы, делителем фазы на два, блоком сравнения, пороговым блоком, ключом, седьмым узкополосным фильтром и третьим фазовым детектором, причем каждый передатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, и усилителя мощности, к выходу усилителя первой промежуточной частоты измерительного канала последовательно подключены удвоитель фазы, второй анализатор спектра, блок сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, а выход подключен ко второму входу шестого смесителя, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены делитель фазы на два, седьмой узкополосный фильтр и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход подключен ко второму входу блока регистрации.The problem is solved in that a system for detecting and determining the location of a person in distress on the water, including, in accordance with the closest analogue, a life jacket worn by a person and containing two light sources, one of which is located in the chest area of the life jacket, and the other in its back area, a current source, two circuit breakers, two communicating sealed containers, each of which is separated from the environment by a membrane, one of the sealed containers is located in the chest area of the life jacket, and the other in the back area of it, two miniature transmitters with transmitting antennas, one of which is located in the chest area of the life jacket and the other in the back area of it, the membrane of each tank is connected to the circuit breaker of the corresponding source light by means of a lever, and both light sources and a transmitter through switches are connected to a current source in parallel, and equipment installed on board the helicopter and consisting of one measuring and four x direction finding channels, wherein the measuring channel consists of a series-connected receiving antenna, a first mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, and an amplifier of the first intermediate frequency, series-connected second oscillator, the sixth mixer, the second intermediate frequency amplifier, amplitude detector and unit registration, each direction finding channel consists of a series-connected receiving antenna, a mixer, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, an amplifier of the first intermediate frequency, a multiplier, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the second intermediate frequency, and a narrow-band filter, while the fifth multiplier is connected in series to the output of the first narrow-band filter, the second input of which is connected to the output of the second narrow-band filter, the fifth narrow-band filter and the first phase meter , the first delay line, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second node, is connected in series to the output of the second narrow-band filter the second filter, and the second phase meter, the sixth multiplier is connected in series to the output of the third narrow-band filter, the second input of which is connected to the output of the fourth narrow-band filter, the sixth narrow-band filter and the third phase meter, the second delay line, the second phase detector, and the second are connected in series to the output of the fourth narrow-band filter the input of which is connected to the output of the fourth narrow-band filter, and the fourth phase meter, the second inputs of the phase meters are connected to the output of the reference generator, the receiving the antenna of the measuring channel is located above the helicopter rotor hub, the receiving antennas of direction finding channels are located at the ends of the rotor blades of the helicopter, the engine is kinematically connected to the helicopter rotor and the reference generator, differs from the closest analogue in that it is equipped with two spectrum analyzers, a phase doubler, a phase divider by two, a comparison unit, a threshold unit, a key, a seventh narrow-band filter and a third phase detector, each transmitter being made in the form of series-connected its generator, phase manipulator, the second input of which is connected to the output of the pseudo-random sequence generator, and the power amplifier, a phase doubler, a second spectrum analyzer, a comparison unit, the second input of which is connected to the output through the first spectrum analyzer, are connected to the output of the amplifier of the first intermediate frequency of the measuring channel the amplifier of the first intermediate frequency, a threshold block and a key, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the first intermediate frequency, and the output is connected a second divider, a seventh narrow-band filter and a third phase detector, the second input of which is connected to the key output and the output is connected to the second input of the registration unit, are connected to the second input of the sixth mixer, to the output of the phase doubler.
На фиг.1 схематично изображен спасательный жилет с источниками света 1, 2 и передатчиками 19, 20 с передающими антеннами 21, 22, надетый на человека; на фиг.2 - то же, разрез. Структурная схема передатчика 19 (20) представлена на фиг.3. Структурная схема аппаратуры, установленной на борту вертолета, представлена на фиг.4. Геометрическая схема расположения приемных антенн на вертолете и радиодатчика РД, размещенного на человеке, терпящем бедствие на воде, изображена на фиг.5.Figure 1 schematically shows a life jacket with
Спасательный жилет состоит из источников света 1 и 2, источника 3 энергии, кабелей 4 и 5 подвода энергии к источникам света 1, 2 и передатчиками 19, 20 с передающими антеннами 21, 22, патронов 6 и 7, мембран 8, 9 и связанных с ними рычагов 10 и 11 с контактами 12 и 13, а также герметичной пневмомагистрали 14, связывающей герметичные воздушные полости 15 и 16. Места ввода кабелей 4 и 5 от источника энергии 3 в полости 15 и 16 загерметизированы уплотнительными кольцами 17 и 18. Источник света 1 и передатчик 19, источник света 2 и передатчик 20 подключены параллельно к источнику энергии 3.The life jacket consists of
Каждый передатчик 19 (20) содержит последовательно включенные задающий генератор 66, фазовый манипулятор 68, второй вход которого соединен с выходом генератора 67 псевдослучайной последовательности (ПСП), и усилитель 69 мощности, выход которого связан с передающей антенной 21 (22).Each transmitter 19 (20) contains a serially connected
Аппаратура, размещаемая на борту вертолета, содержит измерительный канал и четыре пеленгационных канала. Измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны 23, смесителя 29, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 28, усилителя 34 первой промежуточной частоты, удвоителя 72 фазы, второго анализатора спектра 73, блока 74 сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра 71 соединен с выходом усилителя 34 первой промежуточной частоты, порогового блока 75, ключа 76, второй вход которого соединен с выходом усилителя 34 первой промежуточной частоты, шестого смесителя 40, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 39, усилителя 41 второй промежуточной частоты, амплитудного детектора 42 и блока 43 регистрации. К выходу удвоителя 72 фазы последовательно подключены делитель 77 фазы на два, седьмой узкополосный фильтр 78 и третий фазовый детектор 79, второй вход которого соединен с выходом ключа 76, а выход подключен ко второму входу блока 43 регистрации. Анализаторы спектра 71 и 73, удвоитель 72 фазы, блок 74 сравнения, пороговый блок 75 и ключ 76 образуют обнаружитель (селектор) 70 сложных фазоманипулированных (ФМн) сигналов.The equipment placed on board the helicopter contains a measuring channel and four direction finding channels. The measuring channel consists of a series-connected
Каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны 24 (25, 26, 27), смесителя 30 (31, 32, 33), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 28, усилителя 35 (36, 37, 38) первой промежуточной частоты, перемножителя 44 (45, 46, 47), второй вход которого соединен с выходом усилителя 41 второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра 48 (49, 50, 51). К выходу первого узкополосного фильтра 48 последовательно подключены пятый перемножитель 52, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 49, пятый узкополосный фильтр 54 и первый фазометр 60. К выходу второго узкополосного фильтра 49 последовательно подключены первая линия 56 задержки, первый фазовый детектор 58, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 49, и второй фазометр 61. К выходу третьего узкополосного фильтра 50 последовательно подключены: шестой перемножитель 53, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра 51, шестой узкополосный фильтр 55 и третий фазометр 62. К выходу четвертого узкополосного фильтра 51 последовательно подключены вторая линия 57 задержки, второй фазовый детектор 59, второй вход которого соединен с выходом четвертого узкополосного фильтра 51, и четвертый фазометр 63. Вторые входы фазометров 60-63 соединены с выходом опорного генератора 65. Приемная антенна 23 измерительного канала размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 24-27 пеленгационных каналов размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель 64 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 65.Each direction finding channel consists of a series-connected receiving antenna 24 (25, 26, 27), a mixer 30 (31, 32, 33), the second input of which is connected to the output of the first
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
В положении, показанном на фиг.1, давление окружающей среды Р2 на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление Р1 на мембрану 8. Мембрана 9 находится в поджатом, мембрана 8 в отжатом состоянии. Соответственно рычаг 11 отжимает контакт 13 от источника 2 света и передатчика 22, а рычаг 10 поджимает контакт 12 к источнику 1 света и передатчику 19. Источник 1 света горит, передатчик 19 излучает сигнал бедствия, источник 2 света не горит, передатчик 20 не работает.In the position shown in FIG. 1, the ambient pressure P 2 on the
Если человек совершает поворот относительно горизонтальной оси на 180°, то тогда наверху оказываются источник 2 света и передатчик 20 с передающей антенной 22.If a person makes a 180 ° rotation about the horizontal axis, then the
Давление среды на мембрану 8 становится больше, чем на мембрану 9, мембрана 8 поджимается, рычаг 10 размыкает контакт 12 с источником 1 света и передатчиком 19 с передающей антенной 21. Цепь разомкнута, источник 1 света гаснет, передатчик 19 выключается. Одновременно воздух из полости 15 перетекает через магистраль 14 в полость 16, мембрана 9 отжимается, рычаг 11 замыкает контакт 13 с источником 2 света и передатчиком 20 с передающей антенной 22. Источник 2 света загорается, а передатчик 20 излучает сигнал бедствия.The pressure of the medium on the
В ночное время и в хорошую погоду источник света может быть обнаружен визуально на значительном расстоянии. Однако в светлое время и в плохую погоду обнаружить источник света затруднительно.At night and in good weather, the light source can be detected visually at a considerable distance. However, in daylight and in bad weather, it is difficult to detect a light source.
Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Тп длительностью Тс на определенной частоте wc, которая отводится специально для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации.Radio emission is weatherproof and provides distress signal transmission over long distances. In this case, the distress signal (SOS) is emitted periodically with a certain period T p of duration T s at a certain frequency w c , which is allocated specifically for transmitting a distress signal and is not involved in transmitting other information.
Приемная аппаратура размещается на борту вертолета.Receiving equipment is placed on board the helicopter.
Наличие вращающегося винта вертолета может быть использовано для определения направления на источник излучения сигнала бедствия (радиодатчик РД) с помощью устройства, антенны которого расположены на концах лопастей несущего винта.The presence of a rotary rotor of the helicopter can be used to determine the direction of the distress signal to the radiation source (RD sensor) using a device whose antennas are located at the ends of the rotor blades.
Измерив углы направления на источник излучения сигнала бедствия α, β и зная высоту h полета, можно определить местоположение указанного источника (человека, терпящего бедствие на воде).By measuring the direction angles to the distress signal source α, β and knowing the flight altitude h, it is possible to determine the location of the indicated source (a person in distress on water).
При включении передатчика 19 (20) задающим генератором 66 формируется высокочастотное колебаниеWhen the transmitter 19 (20) is turned on, the
Uc(t)=Uc·Cos(wct+φс), 0≤t≤Тс,U c (t) = U c Cos (w c t + φ s ), 0≤t≤T s ,
которое поступает на первый вход фазового манипулятора 68, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 67 псевдослучайной последовательности (ПСП). На выходе фазового манипулятора 68 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)which is fed to the first input of the
u'c(t)=Uc·Cos[wct+φк(t)+φс], 0≤t≤Тс,u ' c (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 M(t), причем φк(t)=const при кτ3<t<(к+1)τэ и может изменяться скачком при t=кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1, 2,…, N-1);where φ к (t) = {0, π} is the manipulated phase component that displays the phase manipulation law in accordance with the modulating code M (t), and φ к (t) = const for кτ 3 <t <(к + 1) τ e and can change abruptly at t = kτ e , i.e. at the boundaries between elementary premises (k = 1, 2, ..., N-1);
τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс(Тс=N·τэ),τ e , N is the duration and number of chips that make up the signal with a duration of T s (T s = N · τ e ),
который после усиления в усилителе 69 мощности поступает в передающую антенну 21 (22) и излучается ею в эфир. При этом модулирующий код M(t) является идентификационным номером человека, терпящего бедствие на воде, и содержит краткие сведения о нем, например фамилия, имя, отчество, год рождения, страна, фирма и т.д. Приемными антеннами 23-27 улавливаются следующие ФМн-сигналы:which, after amplification in the
, ,
, ,
где ±Δw - нестабильность несущей частоты сигналов, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера;where ± Δw is the instability of the carrier frequency of the signals due to various destabilizing factors, including the Doppler effect;
R - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 24-27;R is the radius of the circle on which the receiving antennas 24-27 are located;
Ω=2πR - скорость вращения приемной антенны 23 (скорость вращения несущего винта вертолета);Ω = 2πR - rotation speed of the receiving antenna 23 (rotational speed of the rotor of the helicopter);
α, β - пеленг и угол места источника излучения сигнала бедствия;α, β - bearing and elevation angle of the distress signal source;
λ - длина волны,λ is the wavelength
которые поступают на первые входы смесителей 29-33, на вторые входы которых подается напряжение первого гетеродина 28which enter the first inputs of the mixers 29-33, the second inputs of which the voltage of the first
Знаки «+» и «-» перед величинами 2πR/λcos(Ω-α) и 2πR/λcos(Ω-β) соответствуют диаметрально противоположным расположениям антенн 24 и 25, 26 и 27 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемной антенны 23, размещенной над втулкой винта вертолета.The signs “+” and “-” in front of the values 2πR / λcos (Ω-α) and 2πR / λcos (Ω-β) correspond to diametrically opposite locations of the
На выходах смесителей 29-33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34-38 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:At the outputs of the mixers 29-33, voltages of combination frequencies are generated. Amplifiers 34-38 distinguish the voltage of the first intermediate frequency:
, ,
, ,
где ;Where ;
wup1=wc-wг1 - первая промежуточная частота;w up1 = w c -w g1 is the first intermediate frequency;
φup1=φc-φг1,φ up1 = φ c -φ g1 ,
К1 - коэффициент передачи смесителей.To 1 - gear ratio of the mixers.
Напряжение uup1(t) с выхода усилителя 34 первой промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя (селектора) 70 ФМн-сигналов, состоящего из анализаторов 71 и 73 спектра, удвоителя 72 фазы, блока 74 сравнения, порогового блока 75 и ключа 76. При этом на выходе удвоителя 72 фазы образуется гармоническое колебаниеThe voltage u up1 (t) from the output of the
uup6(t)=Uup6·Cos[2(wup1±Δw)t+2φup1], 0≤t≤Тс,u up6 (t) = U up6 · Cos [2 (w up1 ± Δw) t + 2φ up1 ], 0≤t≤T s ,
где ;Where ;
К2 - коэффициент передачи перемножителя.K 2 is the transmission coefficient of the multiplier.
В качестве удвоителя 72 фазы может использоваться перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение uup1(t). Так как 2φK(t)={0, 2π}, то в гармоническом колебании фазовая манипуляция уже отсутствует.As a
Ширина спектра Δf2 гармонического колебания (второй гармоники сигнала) определяется длительностью сигналаThe width of the spectrum Δf 2 harmonic oscillations (second harmonic signal) is determined by the duration of the signal
Δf2=1/Tc,Δf 2 = 1 / T c ,
а ширина спектра Δfc ФМн-сигнала определяется длительностью τэ элементарных посылокand the width c Δf spectrum PSK signal determined by the duration τ e chips
Δfc=1/τэ.Δf c = 1 / τ e .
Следовательно, при удвоении фазы сложного ФМн-сигнала его ширина спектра сворачивается в N разTherefore, when the phase of a complex QPSK signal is doubled, its spectral width collapses N times
Δfc/Δf2=N.Δf c / Δf 2 = N.
Это обстоятельство позволяет обнаружить сложный ФМн-сигнал среди других сигналов и помех даже тогда, когда отношение сигнал/шум на входе приемника меньше единицы.This circumstance makes it possible to detect a complex QPSK signal among other signals and interference even when the signal-to-noise ratio at the receiver input is less than unity.
Напряжения U1 и U2, пропорциональные Δfc и Δf2 соответственно с выходов анализаторов спектра 71 и 73, поступают на два входа блока 74 сравнения. Так как U1>>U2, то на выходе блока 74 сравнения образуется постоянное напряжение, которое превышает пороговый уровень Uпор в пороговом блоке 75. Пороговый уровень Uпop выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи.Voltages U 1 and U 2 proportional to Δf c and Δf 2, respectively, from the outputs of the
При превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 75 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 76, открывая его. В исходном состоянии ключ 76 всегда закрыт. При этом напряжение uup1(t) с выхода усилителя 34 первой промежуточной частоты через открытый ключ 76 поступает на первый вход смесителя 40, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 39When the threshold level U pores is exceeded, a constant voltage is generated in the
uг2(t)=Uг2·Cos(wг2t+φг2).u g2 (t) = U g2 Cos (w g2 t + φ g2 ).
На выходе смесителя 40 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 41 выделяется напряжение второй промежуточной частотыThe output of the
где ;Where ;
wup2=wup1-wг2 - вторая промежуточная частота;w up2 = w up1 -w r2 - second intermediate frequency;
φup7=φup1-φг2,φ up7 = φ up1 -φ r2,
которое после детектирования в амплитудном детекторе 42 поступает на первый вход блока 43 регистрации и тем самым фиксирует факт обнаружения источника радиоизлучения (человека, терпящего бедствие на воде).which, after detection in the
Напряжение uup1(t) с выхода усилителя 34 первой промежуточной частоты через открытый ключ 74 одновременно поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 79.The voltage u up1 (t) from the output of the
Напряжение uup6(t) с выхода удвоителя 72 фазы поступает на вход делителя 77 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое колебаниеThe voltage u up6 (t) from the output of the
которое выделяется узкополосным фильтром 78, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход фазового детектора 79. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 79 образуется низкочастотное напряжениеwhich is allocated by the narrow-
uн(t)=Uн·Cos·φк(t), 0≤t≤Tc,u n (t) = U n · Cos · φ k (t), 0≤t≤T c ,
где ;Where ;
К3 - коэффициент передачи фазового детектора,K 3 - the transfer coefficient of the phase detector,
пропорциональное модулирующему коду M(t), которое фиксируется блоком 43 регистрации.proportional to the modulating code M (t), which is fixed by the
Напряжение uup7(t) второй промежуточной частоты с выхода усилителя 41 второй промежуточной частоты поступает одновременно на вторые входы перемножителей 44-47, на первые входы которых подаются напряжения uup2(t)-uup5(t). На выходах перемножителей 44-47 образуются следующие напряжения:The voltage u up7 (t) of the second intermediate frequency from the output of the
, ,
, ,
, ,
где ;Where ;
K2 - коэффициент передачи перемножителей,K 2 - transmission coefficient of the multipliers,
которые выделяются узкополосными фильтрами 48-51.which are allocated by narrow-band filters 48-51.
Следовательно, полезная информация об углах α и β переносится на стабильную частоту wг2 второго гетеродина 39. Поэтому нестабильность несущей частоты принимаемых сигналов бедствия, вызванная различными дестабилизирующими факторами, не влияет на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения источника радиоизлучений.Therefore, useful information about the angles α and β is transferred to the stable frequency w g2 of the second
Причем величина Δφm=2πR/λ, входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы вращающихся антенн 24-27 относительно фазы антенны 23. Пеленгатор тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер баз R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшаются значения угловых координат α и β, при которых разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета.Moreover, the value Δφ m = 2πR / λ, which is part of these oscillations and is called the phase modulation index, characterizes the maximum value of the phase deviation of the rotating antennas 24-27 relative to the phase of the
Следовательно, при R/λ<1/2 наступает неоднозначность отсчета углов α и β. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения R/λ обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения R/λ часто не удается из-за конструктивных соображений.Consequently, for R / λ <1/2, ambiguity of the reference angles α and β occurs. The elimination of this ambiguity by reducing the R / λ ratio usually does not justify itself, since the main advantage of a wide-base system is lost. In addition, in the range of meter and especially decimeter waves, it is often not possible to take small values of R / λ due to design considerations.
Для повышения точности пеленгации радиодатчика РД в горизонтальной (азимутальной) и вертикальной (угломестной) плоскостях приемные антенны 24 и 25, 26 и 27 располагаются на концах четырех противоположных лопастей несущего винта вертолета. Смещение сигналов от четырех диаметрально противоположных приемных антенн 24 и 25, 26 и 27, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, которая идентична фазовой модуляции, получаемой с помощью двух приемных антенн, вращающихся по кругу, радиус R1 которых в два раза больше (R1=2R).To increase the accuracy of direction finding of the RD radio sensor in the horizontal (azimuthal) and vertical (elevation) planes, the receiving
Действительно, на выходе перемножителей 52 и 53 образуются гармонические напряжения:Indeed, at the output of
u10(t)=U10·Cos(Ω-α),u 10 (t) = U 10 Cos (Ω-α),
u11(t)=U10·Cos(Ω-β), 0≤t≤Tc,u 11 (t) = U 10 Cos (Ω-β), 0≤t≤T c ,
где ;Where ;
с индексом фазовой модуляции Δφm1=2πR1/λ(R1=2R), которые выделяются узкополосными фильтрами 54 и 55 соответственно и поступают на первый вход фазометров 60 и 62, на второй вход которых подается напряжение опорного генератора 65with the phase modulation index Δφ m1 = 2πR 1 / λ (R 1 = 2R), which are allocated by narrow-
u0(t)=U0·CosΩt.u 0 (t) = U 0 CosΩt.
Фазометры 60 и 62 обеспечивают точное измерение угловых координат α и β.Phasometers 60 and 62 provide accurate measurement of the angular coordinates α and β.
Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета углов α и β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ.To eliminate the ambiguity in reading the angles α and β, it is necessary to reduce the phase modulation index without decreasing the R / λ ratio.
Это достигается использованием двух автокорреляторов, каждый из которых состоит из линии задержки 56 (57) и фазового детектора 58 (59), что эквивалентно уменьшению индекса фазовой до величины Δφm2=2πd1/λ, где d1<R.This is achieved using two autocorrelators, each of which consists of a delay line 56 (57) and a phase detector 58 (59), which is equivalent to a decrease in the phase index to Δφ m2 = 2πd 1 / λ, where d 1 <R.
На выходе автокорреляторов образуются напряжения:At the output of the autocorrelators, voltages are formed:
u12(t)=U12·Cos(Ω-α),u 12 (t) = U 12 Cos (Ω-α),
u13(t)=U12·Cos(Ω-β), 0≤t≤Tc u 13 (t) = U 12 Cos (Ω-β), 0≤t≤T c
где ;Where ;
К3 - коэффициент передачи фазовых детекторов,K 3 - the transfer coefficient of the phase detectors,
с индексом фазовой модуляции Δφm2=2πd1/λ, которые поступают на первый вход фазометров 61 и 63, на второй вход которых подается напряжение U0(t) с выхода опорного генератора 65. Фазометры 61 и 63 обеспечивают однозначное измерение угловых координат α и β. По существу фазометры представляют собой две шкалы измерений. Фазометры 60 и 62 представляют собой точные, но неоднозначные шкалы измерений угловых координат α и β, а фазометры 61 и 63 - грубые, но однозначные шкалы измерений угловых координат α и β.with the phase modulation index Δφ m2 = 2πd 1 / λ, which are fed to the first input of the
Зная высоту h полета вертолета и измерив угловые координаты α и β, можно точно и однозначно определить местонахождение источника излучения сигнала бедствия (человека, терпящего бедствие на воде).Knowing the height h of the helicopter flight and measuring the angular coordinates α and β, it is possible to accurately and unambiguously determine the location of the source of the distress signal (a person in distress on water).
Бортовая аппаратура, установленная на вертолете, инвариантна к нестабильности несущей частоты принимаемых сигналов, так как пеленгация источника излучения сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте wг2 второго гетеродина 39. Бортовая аппаратура также инвариантна к виду модуляции принимаемых сигналов, если сигналы бедствия имеют модуляцию (манипуляцию) одного из параметров.The on-board equipment mounted on a helicopter is invariant to instability of the carrier frequency of the received signals, since the direction finding of the distress signal source is carried out at a stable frequency w g2 of the second
Для пеленгации источника излучения сигнала бедствия используется дифференциально-фазовый метод, который реализуется на борту вертолета. При этом приемные антенны 24-27 размещаются на концах четырех противоположных лопастей винта вертолета и вращающихся вокруг приемной антенны 23, размещенной над втулкой винта вертолета. Для повышения точности пеленгации радиоизлучателя (радиодатчика) приемные антенны размещаются на диаметрально противоположных концах лопастей винта вертолета. Возникающая при этом неоднозначность пеленгации устраняется автокорреляционной обработкой принимаемых сигналов. Измеряются угловые координаты α и β с помощью четырех фазометров 60-63. При этом фазометры 60 и 62 образуют точные, но неоднозначные шкалы измерений угловых координат α и β соответственно, а фазометры 61 и 63 образуют грубые, но однозначные шкалы измерений угловых координат α и β соответственно.For direction finding of the distress signal radiation source, the differential-phase method is used, which is implemented on board the helicopter. In this case, the receiving antennas 24-27 are located at the ends of four opposite rotor blades of the helicopter and rotating around the receiving
Местоположение источника излучения сигнала бедствия (радиодатчика) осуществляется с использованием измеренных значений азимута α, угла шесть β и высоты h полета вертолета.The location of the distress signal source (radio sensor) is carried out using the measured values of azimuth α, angle six β and height h of the flight of the helicopter.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение надежности обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде. Это достигается использованием 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 of detection and location of a person in distress on the water. This is achieved by using complex phase shift keyed signals.
Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals.
Сложные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.Complex QPSK signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или 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 or in the spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex QPSK signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex QPSK signal is by no means small; it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point 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 QPSK signals is due to the 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 QPSK signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.
Опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования сложных ФМн-сигналов, выделяется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала, при этом имеется возможность получать полную информацию о человеке, терпящем бедствие на воде.The reference voltage required for the synchronous detection of complex PSK signals is extracted directly from the received PSK signal itself, and it is possible to obtain complete information about a person in distress on water.
Бортовая аппаратура, установленная на вертолете, инвариантна не только к нестабильности несущей частоты принимаемых ФМн-сигналов, но и к фазовой манипуляции, что повышает точность фазовой пеленгации человека, терпящего бедствие на воде.On-board equipment mounted on a helicopter is not only invariant to the instability of the carrier frequency of the received FMN signals, but also to phase manipulation, which increases the accuracy of the phase direction finding of a person in distress on water.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146884/11A RU2444461C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | System for detecting and locating person in distress on water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146884/11A RU2444461C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | System for detecting and locating person in distress on water |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2444461C1 true RU2444461C1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=46029031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010146884/11A RU2444461C1 (en) | 2010-11-17 | 2010-11-17 | System for detecting and locating person in distress on water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2444461C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582549C2 (en) * | 2014-04-17 | 2016-04-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Security system for the disabled |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2638705A1 (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-11 | Wlochowski Daniel | Device for assisting a man overboard |
DE4311473A1 (en) * | 1993-04-07 | 1994-10-13 | Deutsche Aerospace | Rescue procedure for a person who has fallen overboard from a ship, and arrangement for carrying out the procedure |
US5860842A (en) * | 1994-06-16 | 1999-01-19 | Gerd Schonrock | Self-steering system for watercraft |
RU2177437C1 (en) * | 2000-09-26 | 2001-12-27 | Заренков Вячеслав Адамович | System for detection and location of human suffering a distress on water |
RU2299832C1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-05-27 | ГОУ ВПО "Ленинградский государственный университет им. А.С. Пушкина" | Man-overboard detection system |
-
2010
- 2010-11-17 RU RU2010146884/11A patent/RU2444461C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2638705A1 (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-11 | Wlochowski Daniel | Device for assisting a man overboard |
DE4311473A1 (en) * | 1993-04-07 | 1994-10-13 | Deutsche Aerospace | Rescue procedure for a person who has fallen overboard from a ship, and arrangement for carrying out the procedure |
US5860842A (en) * | 1994-06-16 | 1999-01-19 | Gerd Schonrock | Self-steering system for watercraft |
RU2177437C1 (en) * | 2000-09-26 | 2001-12-27 | Заренков Вячеслав Адамович | System for detection and location of human suffering a distress on water |
RU2299832C1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-05-27 | ГОУ ВПО "Ленинградский государственный университет им. А.С. Пушкина" | Man-overboard detection system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582549C2 (en) * | 2014-04-17 | 2016-04-27 | Вячеслав Адамович Заренков | Security system for the disabled |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2365931C2 (en) | Phase direction finding technique, phase direction-finder therefor | |
RU2444461C1 (en) | System for detecting and locating person in distress on water | |
RU2418714C2 (en) | System for detecting person suffering distress on water | |
RU2521456C1 (en) | System for detecting and locating human suffering distress in water | |
Wang et al. | Validation and intercomparison of sea state parameter estimation with multisensors for OSMAR-S high-frequency radar | |
RU2302584C1 (en) | Device for detecting sites of leakage on main pipelines | |
RU2600333C2 (en) | Helicopter radio-electronic complex | |
RU2240950C1 (en) | Device for searching for man in distress | |
RU2419991C1 (en) | Helicopter radio-electronic complex | |
RU2458815C1 (en) | System for detecting and locating person in distress | |
RU2193990C2 (en) | System for finding marine disaster | |
RU2402787C1 (en) | Method of finding vessels in distress | |
RU2439519C1 (en) | Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect | |
RU2658123C1 (en) | System of remote control of the state of the atmosphere and ice cover in the north areas | |
RU2731669C1 (en) | System for detecting and locating a person in distress on water | |
RU2413250C1 (en) | Environmental monitoring method | |
RU2363614C1 (en) | System to detect person in marine disaster | |
RU2177437C1 (en) | System for detection and location of human suffering a distress on water | |
RU2355599C1 (en) | Human detection system for maritime distresses | |
Sadhukhan et al. | Microwave doppler radar for monitoring of vital sign and rotational movement | |
RU2448017C1 (en) | System for detecting person in distress in water | |
RU2258865C1 (en) | Method of detecting location of leakage in pipelines | |
RU2276038C1 (en) | System for detection and determination of the position of a man in distress on water | |
RU2629000C1 (en) | Satellite system for locating ships and aircraft involved in accident | |
RU2299832C1 (en) | Man-overboard detection system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151118 |