СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ Российский патент 2006 года по МПК B63C9/20 

Описание патента на изобретение RU2276038C1

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

Известны спасательные системы и устройства (авт.свид. СССР №№385.819, 431.063, 637.298, 765.113, 988.655, 1.348.819, 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, 2.226.479; патенты США №№3.621.501, 4.889.511; патент Великобритании №1.145.051; патент Дании №1.031.118 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемой является "Система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде" (патент РФ №2.226.479, В 63 С 9/20, 2002), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система использует радиопередатчик, которым снабжен человек, терпящий бедствие на воде, и вертолет, на борту которого установлена аппаратура для пеленгации радиопередатчика и определения его местоположения. При этом бортовая приемопеленгационная аппаратура обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ω3, по каналу прямого прохождения на первой промежуточной частоте ωпр1, по комбинационным каналам на частотах ωк1 и ωк2, по интермодуляционным каналам в полосах частот Δωп1 и Δωп2, расположенных "слева" и "справа" от полосы пропускания Δωп приемника.

Следует отметить, что преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость бортового приемопеленгатора.

Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ω3, в бортовом приемопеленгаторе основано на использовании двух каналов приема, в которых сигналы преобразуются в более низкую одинаковую для обоих каналов первую промежуточную частоту ωпр1, усиливаются, а затем суммируются. Причем в одном из каналов принимаемый сигнал сдвигается по фазе на 90° как на высокой частоте, так и на первой промежуточной частоте. Это приводит к тому, что ложные сигналы (помехи), принимаемые по зеркальному каналу на частоте ω3, на выходе сумматора 64 оказываются в противофазе и компенсируются.

Однако полное подавление указанных ложных сигналов (помех) возможно только при идентичности приемных каналов. Реальные усилители первой промежуточной частоты и другие элементы, входящие в состав каналов, имеют отличающиеся характеристики.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости бортового приемопеленгатора путем полного подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ω3, за счет устранения неидентичности приемных каналов.

Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде, включающая спасательный жилет, надетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, источник тока, два размыкателя электрической цепи, два размыкателя электрической цепи, две сообщающиеся герметичные емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, при этом одна из герметичных емкостей расположены в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, мембрана каждой емкости связана с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света и передатчики через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и аппаратуру, установленную на борту вертолета и состоящую из одного измерительного и двух пеленгационных каналов, при этом измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, четвертого узкополосного фильтра, первого фазоинвертора, первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первого полосового фильтра, второго фазоинвертора, второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второго полосового фильтра, третьего фазоинвертора, третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, и первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, последовательно подключенных к второму выходу первого гетеродина первого фазовращателя на 90° и второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, последовательно включенных четвертого усилителя первой промежуточной частоты, второго фазовращателя на 90°, четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, пятого узкополосного фильтра, второго амплитудного детектора, ключа, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, первого амплитудного детектора и блока регистрации, каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с первым 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 третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй 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 кинетически связан с винтом вертолета и опорным генератором, снабжена калибратором, двумя регулируемыми фазовращателями, двумя инверсными усилителями, двумя фильтрами нижних частот, шестым и седьмым узкополосными фильтрами, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вычитателем и вторым фазовым детектором, причем к выходу первого усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены шестой узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, вычитатель, первый фильтр нижних частот и первый инверсный усилитель, два выхода которого соединены с вторыми входами первого и четвертого усилителей первой промежуточной частоты соответственно, к выходу четвертого усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены седьмой узкополосный фильтр и четвертый амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, к выходу шестого узкополосного фильтра последовательно подключены второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом седьмого узкополосного фильтра, второй фильтр нижних частот и второй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с третьими входами регулируемых фазовращателей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом калибратора, первый вход первого регулируемого фазовращателя соединен с выходом первого смесителя, а выход подключен к входу первого усилителя первой промежуточной частоты, первый вход второго регулируемого фазовращателя соединен с выходом пятого смесителя, а выход подключен к входу четвертого усилителя первой промежуточной частоты.

На фиг.1 схематично изображен спасательный жилет с источниками света 1, 2 и передатчиками 19, 20 с передающими антеннами 21, 22, одетый на человека; на фиг.2 - то же, разрез. Структурная схема аппаратуры, установленной на борту вертолета, представлена на фиг.3. Геометрическая схема расположения приемных антенн на вертолете изображена на фиг.4. Частотная диаграмма, поясняющая процесс образования дополнительных (зеркального и комбинационных) каналов приема, представлена на фиг.5. Примеры образования интермодуляционных помех показаны на фиг.6 и 7.

Спасательный жилет, кроме того, содержит источник 3 энергии, кабели 4 и 5 подвода энергии к источникам света 1, 2 и передатчикам 19, 20, патроны 6, 7, мембраны 8,9 и связанные с ними рычаги 10, 11 с контактами 12, 13, а также герметичную пневмомагестраль 14, связывающую герметичные воздушные полости 15, 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.

Аппаратура, размещаемая на борту вертолета, содержит один измерительный и два пеленгационных канала.

Измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны 23, четвертого узкополосного фильтра 51, первого фазоинвертора 52, первого сумматора 53, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны 23, первого полосового фильтра 54, второго фазоинвертора 55, второго сумматора 56, второй вход которого соединен с выходом сумматора 53, второго полосового фильтра 57, третьего фазоинвертора 58, третьего сумматора 59, второй вход которого соединен с выходом сумматора 56, первого смесителя 29, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 28, первого регулируемого фазовращателя 70, второй вход которого соединен с выходом калибратора 69, первого усилителя 34 первой промежуточной частоты, четвертого сумматора 64, четвертого перемножителя 65, второй вход которого соединен с выходом сумматора 59, пятого узкополосного фильтра 66, второго амплитудного детектора 67, ключа 68, второй вход которого соединен с выходом сумматора 64, четвертого смесителя 40, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 39, усилителя 41 второй промежуточной частоты, первого амплитудного детектора 42 и блока 43 регистрации. К второму выходу первого гетеродина 28 последовательно подключены первый фазовращатель 60 на 90°, пятый смеситель 61, второй вход которого соединен с выходом сумматора 59, второй регулируемый фазовращатель 71, второй вход которого соединен с выходом калибратора 69, четвертый усилитель 62 первой промежуточной частоты и второй фазовращатель 63 на 90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора 64. К выходу усилителя 34 первой промежуточной частоты последовательно подключены шестой узкополосный фильтр 72, третий амплитудный детектор 74, вычитатель 76, первый фильтр 77 низких частот и первый инверсный усилитель 78, два выхода которого соединены с вторыми входами усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты соответственно. К выходу усилителя 62 первой промежуточной частоты последовательно подключены седьмой узкополосный фильтр 73 и четвертый амплитудный детектор 75, выход которого соединен с вторым входом вычитателя 76. К выходу узкополосного фильтра 72 последовательно подключены второй фазовый детектор 79, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 73, второй фильтр 80 нижних частот и второй инверсный усилитель 81, два выхода которого соединены с третьими входами регулируемых фазовращателей 70 и 71 соответственно.

Каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны 24 (25), смесителя 26 (27), второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 28, усилителя 30 (31) первой промежуточной частоты, перемножителя 32 (33), второй вход которого соединен с выходом усилителя 41 второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра 35 (36). К выходу первого узкополосного фильтра 35 последовательно подключены третий перемножитель 37, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 36, третий узкополосный фильтр 44 и первый фазометр 46, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 49. К выходу второго узкополосного фильтра 36 последовательно подключены линия 38 задержки, первый фазовый детектор 45, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 36. И второй фазометр 47, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 49. К выходу узкополосного фильтра 44 последовательно подключены измеритель 50 частоты и арифметический блок 82, выход которого подключен к второму входу блока 43 регистрации.

Приемная антенна 23 измерительного канала размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 24 и 25 пеленгационных каналов размещены на концах лопастей несущего винта вертолета. Двигатель 48 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 49.

Система работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.2, давление окружающей среды Р2 на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление P1 на мембрану 8. Мембрана 9 находится в поджатом, а 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 загорается, передатчик 19 излучает сигнал бедствия, источник 2 света не горит, передатчик 20 не работает.

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

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

Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Тп и длительностью Тс на определенной частоте ωс, которая отводится специально для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации.

Приемная аппаратура размещается на борту вертолета. 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.

Принимаемые сигналы бедствия, например, с фазовой манипуляцией (ФМн):

где Uс, ωс, ϕс, Tс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала бедствия;

±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная различными дестабилизирующими факторами;

R - радиус окружности, на котором размещены приемные антенны 24 и 25;

Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 24 и 25 вокруг приемной антенны 23 (скорость вращения винта вертолета);

α - пеленг (азимут) на источник излучения сигнала бедствия;

ϕr(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕr(t)=const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1,2,...,N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тcc=N·τэ);

с выходов приемных антенн 23, 24 и 25 поступают на первые входы смесителей 29, 61, 26 и 27, на вторые входы которых подаются напряжения первого гетеродина 28:

В этом случае работает только одно плечо сумматоров 53, 56 и 59. На выходе смесителей образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 34, 62, 30 и 31 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:

где

ωпр1cг1 - первая промежуточная частота;

ϕпр1с1г1; ϕпр2c2г1;

К1, K2 - коэффициенты передачи первого и второго приемных каналов;

ϕс1, ϕс2 - начальные фазы сигналов, прошедшие первый и второй приемные каналы.

Напряжение Uпр2(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение:

Напряжения uпр1 и uпр5 поступают на два входа сумматора 64, на выходе которого образуется суммарное напряжение

где .

Это напряжение подается на первый вход перемножителя 65, на второй вход которого поступает принимаемый сигнал u1(t) с выхода сумматора 59. На выходе перемножителя 65 образуется гармоническое напряжение

где

К3 - коэффициент передачи перемножителя.

Частота настройки ωн1 узкополосного фильтра 51 выбрана равной первой промежуточной частоте ωпр1

Частота настройки ωн2 узкополосного фильтра 66 выбрана равной частоте ωг1 первого гетеродина 28 (фиг.5):

Частота настройки ωн3 и полоса пропускания Δωп1 полосового фильтра 54 выбраны равными (фиг.6):

где ω1, ω2 - граничные частоты двух возможных мощных сигналов, появление которых в полосе частот Δωп1, расположенной "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, приведет к образованию интермодуляционных помех.

Частота настройки ωн4 и полоса пропускания Δωп2 полосового фильтра 57 выбраны равными (фиг.7):

где ω3, ω4 - граничные частоты двух возможных мощных сигналов, появление которых в полосе частот Δωп2, расположенной "справа" от полосы пропускания Δωп приемника, приведет к образованию интермодуляционных помех.

Так как частота настройки ωн2 узкополосного фильтра 66 выбрана равной частоте ωг1 первого гетеродина 28 (ωн2г1), то напряжение u4(t) выделяется узкополосным фильтром 66, детектируется амплитудным детектором 67 и поступает на управляющий вход ключа 68, открывая его. Ключ 68 в исходном состоянии всегда закрыт. При этом суммарное напряжение u∑1(t) через открытый ключ 68 с выхода сумматора 64 поступает на первый вход смесителя 40, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 39:

На выходе смесителя 40 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 41 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

где

К4 - коэффициент передачи смесителя 40;

ωпр2пр1г2 - вторая промежуточная частота;

ϕпр6пр2г2,

которое после детектирования в амплитудном детекторе 42 поступает на первый вход блока 43 регистрации и тем самым фиксирует обнаружение источника радиоизлучений (человека, терпящего бедствие на воде).

Напряжение uпр6(t) с выхода усилителя 41 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 32 и 33, на первые входы которых поступают напряжения uпр3(t) и uпр4(t) с выходов усилителей 30 и 31 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 32 и 33 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения:

где

которые выделяются узкополосными фильтрами 35 и 36 с частотой настройки ωн5г2.

Знаки "+" и "-" перед величиной соответствуют диаметрально противоположным расположениям антенн 24 и 25 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемной антенны 23, размещенной над втулкой винта вертолета.

Следовательно, полезная информация о пеленге α переносится на стабильную частоту ωг2 второго гетеродина 39. Поэтому нестабильность ±Δω несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, и вид модуляции принимаемых сигналов бедствия не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения источника радиоизлучений.

Причем величина

входящая в состав узкополосных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых вращающимися антеннами 24 и 25 относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 23. Пеленгатор тем чувствительнее к изменению угла α, чем больше относительный размер измерительной базы R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшается значение угловой координаты α, при которой разность фаз Δϕ превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета угла α.

Следовательно, при R/λ>1/2 наступает неоднозначность отсчета угла α.

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.

Для повышения точности пеленгации радиоисточника РД в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны 24 и 25 располагаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, которая идентична фазовой модуляции, получаемой с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R1 которого в два раза больше (R1=2R).

Действительно, на выходе перемножителя 37 образуется гармоническое напряжение

где

с индексом фазовой модуляции

которое выделяется узкополосным фильтром 44 и поступает на первый вход фазометра 46, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 49:

Фазометр 46 обеспечивает точное, но неоднозначное измерение угловой координаты α.

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета угла α необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ. Это достигается использованием автокоррелятора, состоящего из линии 38 задержки и фазового детектора 45, что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины

где d1<R.

На выходе автокоррелятора образуется напряжение

с индексом фазовой модуляции Δϕm2, которое поступает на первый вход фазометра 47, на второй вход которого подается напряжение u0(t) опорного генератора 49. Фазометр 47 обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла α.

Значение доплеровского сдвига частоты позволяет определить радиальную скорость и местоположение радиодатчика РД.

Минимальное расстояние Ro от радиодатчика РД до винта вертолета можно определить из выражения:

где Fд(t) - доплеровский сдвиг частоты;

V= ΩR,

λ - длина волны.

Доплеровский сдвиг частоты измеряется с помощью измерителя 50 частоты, а искомая дальность R0 определяется в арифметическом блоке 69 и фиксируется в блоке 43 регистрации.

Местоположение радиодатчика РД (человека, терпящего бедствие на воде) определяется по измеренным значениям α и β.

Описанная выше работа бортового приемопеленгатора соответствует случаю приема полезного сигнала бедствия по основному каналу на частоте ωс (фиг.5).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте ω3:

то усилителями 34 и 62 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

где

ωпр1г1з - промежуточная частота;

ϕпр7гз1; ϕпр8гз2,

K1, K2 - коэффициент передачи первого и второго приемных каналов соответственно;

ϕз1, ϕз2 - начальные фазы ложного сигнала (помехи), проходящего по первому и второму приемным каналам соответственно.

На входы усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты через регулируемые фазовращатели 70 и 71 соответственно с выхода калибратора 69 поступает калибровочный гармонический сигнал

С выходов усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты калибровочные сигналы выделяются узкополосными фильтрами 72 и 73 и после детектирования в амплитудных детекторах 74 и 75 поступают на вычислитель 76 системы амплитудной идентификации. При неравенстве модулей коэффициентов передачи приемных каналов (K1≠К2) на частоте ωк на выходе вычислителя 76 появляется напряжение (положительное или отрицательное), которое через фильтр 77 нижних частот и инверсный усилитель 78 воздействует на вторые (управляющие) входы усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты, изменяя их коэффициенты передачи таким образом, что напяжение на выходе вычислителя 76 стремиться к нулю. При этом коэффициенты передачи усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты оказываются практически одинаковыми на частоте ωк калибровочного сигнала (K1=K2=К).

С выходов узкополосных фильтров 74 и 75 калибровочные сигналы поступают на систему фазовой идентификации, состоящую из фазового детектора 79, фильтра 80 нижних частот, инверсного усилителя 81 и двух регулируемых фазовращателей 70 и 71. При наличии фазовой неидентичности приемных каналов на выходе фазового детектора 79 образуется напряжение (положительное или отрицательное), которое через фильтр 80 нижних частот и инверсный усилитель 81 воздействуют на третьи (управляющие) входы регулируемых фазовращателей 70 и 71, изменяя фазовые сдвиги калибровочных сигналов таким образом, что выходное напряжение фазового детектора 79 стремится к нулю. Так достигается фазовая идентификация приемных каналов.

При малой величине Δω калибровочный сигнал несет информацию о неидентичности приемных каналов на первой промежуточной частоте ωпр1 в силу корреляции близких значений частотных характеристик.

Следовательно, на выходах усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты образуются следующие напряжения:

где Uпр=Uпр7=Uпр;

ϕпр7пр8пр.

Напряжение u'пр8(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение

Напряжения u'пр7(t) и uпр9(t), поступающие на два входа сумматора 64, на его выходе полностью компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ωз, полностью подавляется с помощью "внешнего кольца", состоящего из смесителей 29 и 61, усилителей 34 и 62 первой промежуточной частоты, фазовращателей 60 и 63 на 90°, гетеродина 28, сумматора 64 и реализующего фазокомпенсационный метод.

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ωк1.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте ωк2 (фиг.5)

то усилителями 34 и 62 первой промежуточной частоты выделяются напряжения:

где

ωпр1к2-2ωг1 - первая промежуточная частота;

ϕпр10к2г1.

Напряжение uпр11(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение:

Напряжения uпр10(t) и Uпр12(t) поступают на два входа сумматора 64, на выходе которого образуется суммарное напряжение:

Это напряжение подается на первый вход перемножителя 65, на второй вход которого поступает принимаемый сигнал uk2(t). На выходе перемножителя 65 образуется напряжение:

где

которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 66. Ключ 68 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ωк2, подавляется. При этом используется "внутреннее кольцо", состоящее из перемножителя 65, узкополосного фильтра 66, амплитудного детектора 67, кольца 68 и реализующее метод узкополосной фильтрации.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по каналу прямого прохождения на первой промежуточной частоте

то с выхода приемной антенны он поступает на первый уход сумматора 53, выделяется узкополосным фильтром 51, настроенным на первую промежуточную частоту ωпр1, и инвертируется по фазе на 180° в фазоинверторе 52

Напряжения uпр(t) и u'пр(t), поступающие на два входа сумматора 53, на его выходе компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на частоте ωпр1, подавляется фильтром-пробкой, состоящим из узкополосного фильтра 51, фазоинвертора 52, сумматора 53 и реализующий фазокомпенсационный метод.

Если два мощных ложных сигнала (помехи) на частотах ω1 и ω2 или несколько мощных сигналов (помех) появляются одновременно в полосе частот Δωп1 "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, способные образовать интермодуляционные помехи, то они поступают на первый вход сумматора 56, выделяются полосовым фильтром 54, инвертируются по фазе на 180° фазоинвертором 55 и компенсируются в сумматоре 56 (фиг.6).

Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δωп1 и образующие интермодуляционные помехи, подавляются фильтром-пробкой, состоящей из полосового фильтра 54, фазоинвертора 55, сумматора 56 и реализующим фазокомпенсационный метод.

Если два мощных ложных сигнала (помехи) на частотах ω3 и ω4 или несколько мощных сигналов (помех) появляются одновременно в полосе частот Δωп2 "справа" от полосы пропускания Δωп приемника, способные образовать интермодуляционные помехи, то они поступают на первый вход сумматора 59, выделяются полосовым фильтром 57, инвертируются по фазе на 180° в фазоинверторе 58 и компенсируются в сумматоре 59 (фиг.7).

Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δωп2 и образующие интермодуляционные помехи, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 57, фазоинвертора 58, сумматора 59 и реализующим фазокомпенсационный метод.

Бортовая аппаратура, устанавливаемая на борту вертолета, инвариантна к нестабильности несущей частоты и виду модуляции принимаемых радиосигналов, так как пеленгация источника излучения сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте второго гетеродина 39.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом обеспечивает полное подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ωз. Это достигается устранением неидентичности приемных каналов с помощью комплексной (амплитудной и фазовой) систем идентификации. Тем самым обеспечивается повышение помехоустойчивости и избирательности бортового приемопеленгатора.

Похожие патенты RU2276038C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ 2012
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2521456C1
СИСТЕМА ДЛЯ РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СООБЩЕНИЙ НА АВТОМАГИСТРАЛЯХ 2009
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2395121C1
СИСТЕМА ДЛЯ РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СООБЩЕНИЙ НА АВТОМАГИСТРАЛЯХ 2011
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2471244C1
СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ 2002
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
RU2226479C2
СПАСАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 2007
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2339972C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ТЕЧИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
  • Койнаш Б.В.
RU2263887C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ТЕЧИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2305263C2
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕРПЯЩИХ БЕДСТВИЕ 2012
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2514131C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕРПЯЩИХ БЕДСТВИЕ 2007
  • Заренков Вячеслав Адамович
  • Заренков Дмитрий Вячеславович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Койнаш Борис Васильевич
RU2346290C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЭПИЦЕНТРА ОЖИДАЕМОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 2003
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
  • Койнаш Б.В.
RU2243575C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 276 038 C1

Реферат патента 2006 года СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ

Система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде, содержит спасательный жилет с источниками света и передатчиками с передающими антеннами, одетый на человека, и приемопеленгатор, установленный на борту вертолета. Приемопеленгатор содержит приемные антенны 23-25, смесители 26, 27, 29, 40 и 61, усилители 30, 31, 34 и 62 первой промежуточной частоты, переключатели 32, 33, 37 и 65, узкополосные фильтры 35, 36, 44, 51, 54 и 39, усилитель 41 второй промежуточной частоты, амплитудные детекторы 42, 67, 74 и 75, фазовые детекторы 45 и 79, фазометры 46 и 47, интегратор 49 опорного напряжения, измеритель 50 частоты, фазоинверторы 52, 55 и 58, сумматоры 53, 56, 59 и 64, фазовращатели 60 и 63 на 90°, калибратор 69, регулируемые фазовращатели 70 и 71, инверсные усилители 78 и 81, вычитатель 76, фильтры 77 и 80 нижних частот. Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и избирательности бортового приемопеленгатора. 7 ил.

Формула изобретения RU 2 276 038 C1

Система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде, включающая спасательный жилет, надетый на человека и содержащий два источника света, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, 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, при этом одна из герметичных емкостей расположена в грудной области спасательного жилета, а другая - в заспинной его области, мембрана каждой емкости связана с размыкателем электрической цепи соответствующего ей источника света посредством рычага, а оба источника света и передатчики через размыкатели соединены с источником тока параллельно, и аппаратуру, установленную на борту вертолета и состоящую из одного измерительного и двух пеленгационных каналов, при этом измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, четвертого узкополосного фильтра, первого фазоинвертора, первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первого полосового фильтра, второго фазоинвертора, второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второго полосового фильтра, третьего фазоинвертора, третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, и первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, последовательно подключенных к второму выходу первого гетеродина первого фазовращателя на 90° и второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, последовательно включенных четвертого усилителя первой промежуточной частоты, второго фазовращателя на 90°, четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, пятого узкополосного фильтра, второго амплитудного детектора, ключа, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, первого амплитудного детектора и блока регистрации, каждый пеленгационный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с первым 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 третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены измеритель частоты и арифметический блок, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, приемная антенна измерительного канала размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгационных каналов размещены на концах лопасти несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличающаяся тем, что она снабжена калибратором, двумя регулируемыми фазовращателями, двумя инверсными усилителями, двумя фильтрами нижних частот, шестым и седьмым узкополосными фильтрами, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вычитателем и вторым фазовым детектором, причем к выходу первого усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены шестой узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, вычитатель, первый фильтр нижних частот и первый инверсный усилитель, два выхода которого соединены с вторыми входами первого и четвертого усилителей первой промежуточной частоты соответственно, к выходу четвертого усилителя первой промежуточной частоты последовательно подключены седьмой узкополосный фильтр и четвертый амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, к выходу шестого узкополосного фильтра последовательно подключены второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом седьмого узкополосного фильтра, второй фильтр нижних частот, и второй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с третьими входами регулируемых фазовращателей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом калибратора, первый вход первого регулируемого фазовращателя соединен с выходом первого смесителя, а выход подключен к входу первого усилителя первой промежуточной частоты, первый вход второго регулируемого фазовращателя соединен с выходом пятого смесителя, а выход подключен к входу четвертого усилителя первой промежуточной частоты.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2276038C1

СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ 2002
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
RU2226479C2
СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ 2000
  • Заренков В.А.
  • Дикарев В.И.
RU2177437C1
Спасательный жилет 1989
  • Сабуров Андрей Викторович
  • Трошин Петр Владимирович
  • Ермолаев Михаил Геннадьевич
  • Лопатин Сергей Федорович
SU1664653A1
DE 4311473 A1, 13.10.1994.

RU 2 276 038 C1

Авторы

Заренков Вячеслав Адамович

Заренков Дмитрий Вячеславович

Дикарев Виктор Иванович

Койнаш Борис Васильевич

Даты

2006-05-10Публикация

2004-11-05Подача