СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ Российский патент 2011 года по МПК B63C9/20 

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 №№431063, 637298, 765113, 988655, 1348256, 1505840; 1588636, 1615054, 1643325, 1664653; патенты РФ №№2000995, 2038259, 2043259, 2051838, 2193990, 2240950; патенты США №№3621501, 4889511; патент Великобритании №1145051 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде» (патент РФ №2240950, В63С 9/20, 2003), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.

Однако с точки зрения расширения диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов целесообразно не подавлять, а использовать дополнительные каналы приема.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов путем использования зеркальных каналов приема и одновременной пеленгации нескольких источников излучения ФМн-сигналов.

Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения 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, 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 через размыкатели соединены с источником тока параллельно, два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, и приемник, установленный на пункте контроля и содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр, первый ключ, второй вход которого через первый пороговый блок соединен с первым выходом первого блока корреляторов, третий ключ, второй вход которого через третий пороговый блок соединен с вторым выходом первого блока корреляторов, первый фазометр и блок регистрации, последовательно включенные третью приемную антенну, третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, третий узкополосный фильтр, второй ключ, второй вход которого через второй пороговый блок соединен с первым выходом второго блока корреляторов, четвертый ключ, второй вход которого через четвертый пороговый блок соединен с вторым выходом второго блока корреляторов, и второй фазометр, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, и первый узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго фазометров, при этом первый вход первого блока корреляторов соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, первый вход второго блока корреляторов соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, частоты первого ω_г1 и второго ω_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с сигнала бедствия, принимаемого по основному каналу

ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр,

отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена удвоителем фазы, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым узкополосными фильтрами, фазовым детектором, четвертым, пятым, шестым и седьмым усилителями промежуточной частоты, четырьмя амплитудными детекторами, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым и двенадцатым ключами, четырьмя корреляторами, пятым, шестым, седьмым и восьмым пороговыми блоками, четвертым, пятым, шестым и седьмым перемножителями, третьим, четвертым, пятым и шестым фазометрами, причем к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый амплитудный детектор и пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к вторым входам второго и третьего перемножителей, первого и второго блоков корреляторов, к выходу пятого ключа последовательно подключены удвоитель фазы, четвертый узкополосный фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к вторым входам первого и второго гетеродинов, к выходу третьего смесителя последовательно подключены шестой усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор, шестой ключ, второй вход которого через четвертый усилитель промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом шестого усилителя промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр, десятый ключ и третий фазометр, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, к выходу второго смесителя последовательно подключены седьмой усилитель промежуточной частоты, четвертый амплитудный детектор, седьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого усилителя промежуточной частоты, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом седьмого усилителя промежуточной частоты, шестой узкополосный фильтр, одиннадцатый ключ и четвертый фазометр, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации, к выходу первого смесителя последовательно подключены пятый усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, восьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, седьмой узкополосный фильтр, двенадцатый ключ и пятый фазометр, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены девятый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, седьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, восьмой узкополосный фильтр, тринадцатый ключ и шестой фазометр, выход которого соединен с шестым входом блока регистрации, к выходу шестого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, и пятый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом десятого ключа, к выходу седьмого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй коррелятор, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа, и шестой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом одиннадцатого ключа, к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий коррелятор, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, и седьмой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом двенадцатого ключа, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены четвертый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, и восьмой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого ключа, вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого фазометров соединены с выходом первого узкополосного фильтра.

На фиг.1 схематично изображен спасательный жилет, надетый на человека; на фнг.2 - то же, разрез. Структурная схема приемника, установленная на пункте контроля, представлена на фиг.3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, изображена на фиг.4. Взаимное расположение приемных антенн 23, 24 и 25 показано на фиг.5. Геометрическая схема расположения летательного аппарата ЛА и человека 4 показана на фиг.6.

Система содержит спасательный жилет с источниками 1 и 2 света, передатчиками 19 и 20 с передающими антеннами 21 и 22 соответственно и приемник, установленный на пункте контроля.

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 и 7, мембраны 8, 9 и связанные с ними рычаги 10 и 11 с контактами 12 и 13, а также герметичную пневмомагистраль 14, связывающую герметичные воздушные полости 15 и 16. Места ввода кабелей 4 и 5 от источника 3 энергии 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.

Приемник, установленный на пункте контроля, содержит последовательно включенные приемную антенну 23, первый усилитель 26 высокой частоты, первый смеситель 31, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 29, первый усилитель 34 промежуточной частоты, пятый ключ 65, второй вход которого через первый амплитудный детектор 63 соединен с выходом третьего усилителя 36 промежуточной частоты, второй перемножитель 39, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 36 промежуточной частоты, второй узкополосный фильтр 41, первый ключ 47, второй вход которого через первый пороговый блок 45 соединен с первым выходом первого блока 43 корреляторов, третий ключ 51, второй вход которого через третий пороговый блок 49 соединен с вторым выходом первого блока 43 корреляторов, первый фазометр 53 и блок 55 регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну 24, второй усилитель 27 высокой частоты, второй смеситель 32, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 30, и второй усилитель 35 промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя 39 и с входом первого блока 43 корреляторов, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа 65, последовательно включенные третью приемную антенну 25, третий усилитель 28 высокой частоты, третий смеситель 33, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 30, третий усилитель 36 промежуточной частоты, второй блок 44 корреляторов, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа 65, второй пороговый блок 46, второй ключ 48, второй вход которого через последовательно включенные третий перемножитель 40 и третий узкополосный фильтр 42 соединен с выходами третьего усилителя 36 промежуточной частоты и пятого ключа 65, четвертый ключ 52, второй вход которого через четвертый пороговый блок 50 соединен с вторым выходом второго блока 44 корреляторов, и второй фазометр 54, выход которого соединен с вторым входом блока 55 регистрации, последовательно подключенные к выходу третьего смесителя 33 шестой усилитель 61 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 66, шестой ключ 68, второй вход которого через четвертый усилитель 59 промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя 31, четвертый перемножитель 76, второй вход которого соединен с выходом шестого усилителя 61 промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр 78, десятый ключ 80 и третий фазометр 82, выход которого соединен с третьим входом блока 55 регистрации, последовательно подключенных к выходу второго смесителя 32 седьмой усилитель 62 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 67, седьмой ключ 69, второй вход которого соединен с выходом четвертого усилителя 59 промежуточной частоты, пятый перемножитель 77, второй вход которого соединен с выходом седьмого усилителя 62 промежуточной частоты, шестой узкополосный фильтр 79, одиннадцатый ключ и четвертый фазометр 83, выход которого соединен с четвертым входом блока 55 регистрации, последовательно подключенные к выходу первого смесителя 31, пятый усилитель 60 промежуточной частоты, второй амплитудный детектор 64, восьмой ключ 70, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя 36 промежуточной частоты, шестой перемножитель 88, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя 60 промежуточной частоты, седьмой узкополосный фильтр 90, двенадцатый ключ 92 и пятый фазометр 94, выход которого соединен с пятым входом блока 55 регистрации, последовательно подключенные к выходу второго усилителя 35 промежуточной частоты девятый ключ 71, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора 64, седьмой перемножитель 89, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя 60 промежуточной частоты, восьмой узкополосный фильтр 91, тринадцатый ключ 93 и шестой фазометр 95, выход которого соединен с шестым входом блока 55 регистрации, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина 29 первый перемножитель 37, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 30, и первый узкополосный фильтр 38, выход которого соединен с вторыми входами фазометров 53, 54, 82, 83, 94 и 95, последовательно подключенные к выходу пятого ключа 65 удвоитель 56 фазы, четвертый узкополосный фильтр 57 и фазовый детектор 58, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 38, а выход подключен к вторым входам первого 29 и второго 30 гетеродинов, последовательно подключенные к выходу шестого усилителя 61 промежуточной частоты первый коррелятор 72, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа 68, и пятый пороговый блок 73, выход которого соединен с вторым входом десятого ключа 80, последовательно подключенные к выходу седьмого усилителя 62 промежуточной частоты второй коррелятор 74, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа 69, и шестой пороговый блок 75, выход которого соединен с вторым входом одиннадцатого ключа 81, последовательно подключенные к выходу третьего усилителя 36 промежуточной частоты третий коррелятор 84, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя 60 промежуточной частоты, и седьмой пороговый блок 85, выход которого соединен с вторым входом двенадцатого ключа 92, последовательно подключенные к выходу второго усилителя 35 промежуточной частоты четвертый коррелятор 86, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя 60 промежуточной частоты, и восьмой пороговый блок 87, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого ключа 13.

Система работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.2, давление окружающей среды Р₂ на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление Р₁ на мембрану 8. Мембрана 9 находится в поджатом состоянии, мембрана 8 - в отжатом состоянии. Следовательно, рычаг 11 отжимает контакт 13 от источника 2 света и передатчика 22, а рычаг 10 поджимает контакт 12 к источнику 1 света и передатчика 19. Источник 1 света горит, передатчик 19 излучает сигнал бедствия, источник 2 света не горит, передатчик 20 не работает.

Если человек совершает поворот относительно горизонтальной оси на 180°, тогда наверху оказывается источник 2 света и передатчик 20 с передающей антенной 22.

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 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 29 с передающей антенной 22. 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 источник света обнаружить затруднительно.

Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Т_п и длительностью Т_с на определенных частотах, которые отводятся именно для передачи сигналов бедствия и не занимаются для передачи другой информации.

Приемник размещается на пункте контроля, который может быть размещен на суше, на кораблях различного назначения, в том числе и на кораблях поиска и спасения, а также на летательных аппаратах (вертолетах, самолетах и космических аппаратах).

Приемные антенны 23, 24 и 25, поднятые над поверхностью воды, например, с помощью летательного аппарата, расположены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого помещена первая приемная антенна 23, общая для второй 24 и третьей 25 приемных антенн, расположенных в азимутальной и угломестной плоскостях соответственно.

Частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 29 и 30 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно частоты ω_с основного канала приема (фиг.4)

ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр

Частота настройки ω_н1 усилителей 34, 35, 36 и 59 промежуточной частоты выбрана равной промежуточной частоте

ω_н1=ω_пр

Частота настройки ω_н2 усилителей 60, 61 и 62 промежуточной частоты выбрана равной устроенному значению промежуточной частоты

ω_н2=3ω_пр

Устранение неоднозначности при одновременном приеме по зеркальным каналам на частотах ω_з1 и ω_з2 достигается корреляционной обработкой канальных напряжений.

Если принимаемые сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн):

U₁(t)=υ_с*Cos[(ω_с±Δω)t+φ_k(t)+φ₁],

U₂(t)=υ_c*Cos[(ω_с±Δω))t+φ_k(t)+φ₂],

U₃(t)=υ_c*Cos[(ω_c±Δω)t+φ_k(t)+φ₃], 0≤t≤T_C,

где υ_c, ω_c, φ₁-φ₃, T_C - амплитуда, несущая частота, начальные фазы и длительность сигналов бедствия;

±Δω - нестабильность несущей частоты, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;

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

τ_Э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_С (Т_С=N*τ_Э),

поступают по основному каналу на частоте ω_с (фиг.4), то они с выходов приемных антенн 23, 24 и 25 через усилители 26, 27 и 28 высокой частоты подаются на первые входы смесителей 31, 32 и 33 соответственно.

На вторые входы смесителей 31, 32 и 33 подаются напряжения гетеродинов 29 и 30:

U_Г1(t)=υ_г1*Cos(ω_г1t+φ_г1),

U_Г2(t)=υ_г2*Cos(ω_г2t+φ_г2),

частоты которых разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с

ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр

На выходах смесителей 31, 32 и 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 31, 32, 33 и 59 выделяются напряжения только промежуточной (разностной) частоты:

U_ПР1(t)=υ_пр1*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k(t)+φ_пр1],

U_ПР2(t)=υ_пр2*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k(t)+φ_пр2],

U_ПР3(t)=υ_пр2*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k(t)+φ_пр3], 0≤t≤T_C,

где υ_пр1=1/2υ_с*υ_г1;

υ_пр2=1/2υ_с*υ_г2;

ω_пр=ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с - промежуточная (разностная) частота;

φ_пр1=φ₁-φ_г1;

φ_пр2=φ_г2-φ₂;

φ_пр3=φ_г2-φ₃.

Напряжение U_ПР3(t) с выхода усилителя 36 промежуточной частоты детектируется амплитудным детектором 63 и поступает на управляющий вход ключа 65, открывая его. В исходном состоянии ключи 47, 48, 51, 52, 65, 68, 69, 70, 71, 80, 81, 92 и 93 всегда закрыты.

Напряжения U_Г1(t) и U_Г2(t) со вторых выходов гетеродинов 29 и 30 подаются на два входа перемножителя 37, на выходе которого образуется напряжение

U_Г(t)=υ_г*Cos[(ω_г2-ω_г1)t+φ_г]=υ_г*Cos(ω_прt+φ_г),

где υ_г=1/2υ_г1*υ_г2;

φ_г=φ_г2-φ_г1,

которое выделяется узкополосным фильтром 38.

Напряжения U_ПР1(t) и U_ПР2(t), U_ПР1(t) и U_ПР3(t) с выходов усилителей 34, 35 и 36 промежуточной частоты через открытый ключ 65 и непосредственно поступают на входы перемножителей 39 и 40, на выходах которых образуются следующие напряжения:

U₄(t)=υ₄*Cos[(ω_г2-ω_г1)t+φ_г+Δφ₁],

U₅(t)=υ₄*Cos[(ω_г2-ω_г1)t+φ_г+Δφ₂],

где υ₄=1/2υ_пр1*υ_пр2;

ω_г2-ω_г1=2ω_пр;

Δφ₁=φ₂-φ₁=2π*d₁/λ₁*Cosα₁;

Δφ₂=φ₃-φ₁=2π*d₂/λ₁*Cosβ₁;

d₁, d₂ - измерительные базы (фиг.5);

λ₁ - длина волны;

α₁, β₁ - истинные угловые координаты (азимут и угол места) источника излучения сигналов, которые выделяются узкополосными фильтрами 41 и 42 соответственно.

Напряжения U_ПР1(t) и U_ПР2(t), U_ПР1(t) и U_ПР3(t) одновременно поступают на два входа блоков 43 и 44 корреляторов соответственно, на первых выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₁(τ) и R₂(τ). Указанные напряжения поступают на входы пороговых блоков 45 и 46, где сравниваются с пороговым напряжением υ_пор1.

Так как канальные напряжения U_ПР1(t) и U_ПР2(t), U_ПР1(t) и U_ПР3(t) образуются одним и тем же ФМн-сигналом, принимаемым по основному каналу на несущей частоте ω_с, то между ними существует сильная корреляционная связь. Выходные напряжения достигают максимального значения и превышают пороговый уровень υ_пор1 в пороговых блоков 45 и 46.

При превышении порогового напряжения υ_пор1 в пороговых блоках 45 и 46 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 47 и 48, открывая их.

На вторых выходах блоков 43 и 44 корреляторов формируются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₃(τ) и R₄(τ).

Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α₁ и β₁ И только при этих значениях в пороговых блоках 49 и 50 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 51 и 52, открывая их.

При этом напряжения U₄(t) и U₅(t) с выходов узкополосных фильтров 41 и 42 через открытые ключи 47 и 51, 48 и 52 поступают на первые входы фазометров 53 и 54 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение U_Г(t) с выхода узкополосного фильтра 38.

Фазометры 53 и 54 измеряют фазовые сдвиги Δφ₁ и Δφ₂, которые регистрируются блоком 55 регистрации.

Для обеспечения симметричности несущей частоты ω_с относительно частот ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 29 и 30 используется система фазовой автоподстройки частоты, состоящая из последовательно подключенных к выходу ключа 65 удвоителя 56 фазы, узкополосного фильтра 57 и фазового детектора 58, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 38, а выход подключен к управляющим входам гетеродинов 29 и 30.

На выходе удвоителя 56 фазы образуется гармоническое напряжение

U₆(t)=υ₆*Cos[2(ω_пр±Δω)t+2φ_пр1],

где υ₆=1/2υ² _пр1.

Так как 2φ_k(t)={0, 2π}, то в указанном колебании фазовая манипуляция уже отсутствует. Гармоническое колебание U₆(t) выделяется узкополосным фильтром 57 и поступает на первый вход фазового детектора 58, на второй вход которого поступает напряжение U_Г(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте или фазе, то на выходе фазового детектора 58 образуется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения несущей частоты ω_с принимаемого ФМн-сигнала относительно частот ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 29 и 30. Управляющее напряжение воздействует на управляющие входы гетеродинов 29 и 30, изменяя их частоты ω_г1 и ω_г2 так, чтобы сохранилась симметричность несущей частоты ω_с относительно частот ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 29 и 30

ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр

Зная высоту h полета летательного аппарата и измерив угловые координаты α₁ и β₁, можно точно и однозначно определить координаты источника излучения сигнала бедствия (человека, терпящего бедствие на воде) (фиг.6).

Описанная выше работа системы соответствует случаю приема полезного ФМн-сигнала по основному каналу на частоте ω_с (фиг.4).

Если ФМн-сигналы принимаются по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1

U₇(t)=υ_з1*Cos[(ω_з1±Δω)t+φ_k1(t)+φ₄],

U₈(t)=υ_з1*Cos[(ω_з1±Δω))t+φ_k1(t)+φ₅],

U₉(t)=υ_з1*Cos[(ω_з1±Δω)t+φ_k1(t)+φ₆], 0≤t≤T_з1,

то преобразованные по частоте сигналы:

U_ПР4(t)=υ_пр4*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k1(t)+φ_пр4],

U_ПР5(t)=υ_пр5*Cos[(3ω_пр±Δω)t+φ_k1(t)+φ_пр5],

U_ПР6(t)=υ_пр5*Cos[(3ω_пр±Δω)t+φ_k1(t)+φ_пр6], 0≤t≤T_з,

где υ_пр4=1/2υ_з1*υ_г1;

υ_пр5=1/2υ_з1*υ_г2;

ω_пр=ω_г1-ω_з1 - промежуточная частота;

3ω_пр=ω_г2-ω_з1;

φ_пр4=φ_г1-φ₄; φ_пр5=φ_г5-φ₅; φ_пр6=φ_г2-φ₆,

попадают в полосы пропускания усилителей 59, 61 и 62 промежуточной частоты. Напряжения U_ПР5(t) и U_ПР6(t) детектируются амплитудными детекторами 66 и 67 и поступают на управляющие входы ключей 68 и 69, открывая их. При этом напряжение U_ПР4(t) с выхода усилителя 59 промежуточной частоты через открытые ключи 68 и 69 поступает на первые входы перемножителей 76 и 77, на вторые входы которых подаются напряжения U_ПР5(t) и U_ПР6(t) с выходов усилителей 61 и 62 промежуточной частоты.

На выходах перемножителей 76 и 77 образуются следующие напряжения:

U₁₀(t)=υ₁₀*Cos[(2ω_прt+φ_г+Δφ₃],

U₁₁(t)=υ₁₀*Cos[(2ω_прt+φ_г+Δφ₄],

где υ₁₀=1/2υ_пр4*υ_пр5;

Δφ₃=φ₅-φ₄=2π*d₁/λ₂*Cosα₂;

Δφ₄=φ₆-φ₄=2π*d₂/λ₂*Cosβ₂,

которые выделяются узкополосными фильтрами 78 и 79 соответственно.

Напряжения U_ПР4(t) и U_ПР5(t), U_ПР4(t) и U_ПР6(t) одновременно поступают на два входа корреляторов 72 и 74 соответственно, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₅(τ) и R₆(τ).

Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α₂ и β₂. И только при этих значениях в пороговых блоках 73 и 75 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы 80 и 81, открывая.

При этом напряжения U₁₀(t) и U₁₁(t) с выходов узкополосных фильтров 78 и 79 через открытые ключи 80 и 81 поступают на первые входы фазометров 82 и 83, на вторые входы которых подается напряжение U_Г(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Фазометры 82 и 83 измеряют фазовые сдвиги Δφ₃ и Δφ₄, которые фиксируются блоком 55 регистрации.

Если ФМн-снгналы принимаются по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2

U₁₂(t)=υ_з2*Cos[(ω_з2±Δω)t+φ_k2(t)+φ₇],

U₁₃(t)=υ_з2*Cos[(ω_з2±Δω))t+φ_k2(t)+φ₈],

U₁₄(t)=υ_з2*Cos[(ω_з2±Δω)t+φ_k2(t)+φ₉], 0≤t≤Т_з2,

то преобразованные по частоте сигналы:

U_ПР7(t)=υ_пр7*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k2(t)+φ_пр7],

U_ПР8(t)=υ_пр7*Cos[(ω_пр±Δω)t+φ_k2(t)+φ_пр8],

U_ПР9(t)=υ_пр8*Cos[(3ω_пр±Δω)t+φ_k2(t)+φ_пр9], 0≤t≤Т_з2,

где υ_пр7=1/2υ_з2*υ_г2;

υ_пр8=1/2υ_з2*υ_г1;

ω_пр=ω_з2-ω_г2 - промежуточная частота;

3ω_пр=ω_з2-ω_г1;

φ_пр7=φ_г-φ_г2; φ_пр8=φ₈-φ_г2; φ_пр9=φ₉-φ_г1,

попадают в полосы пропускания усилителей 35, 36 и 60 промежуточной частоты. Напряжение U_ПР9(t) с выхода усилителя 60 промежуточной частоты детектируется амплитудным детектором 64 и поступает на управляющие входы ключей 70 и 71, открывая их. При этом напряжения U_ПР7(t) и U_ПР8(t) с выходов усилителей 35 и 36 промежуточной частоты поступают на первые входы перемножителей 88 и 89, на вторые входы которых подается напряжение U_ПР9(t) с выхода усилителя 60 промежуточной частоты.

На выходах перемножителей 88 и 89 образуются следующие напряжения:

U₁₅(t)=υ₁₅*Cos(2ω_прt+φ_г+Δφ₅),

U₁₆(t)=υ₁₅*Cos(2ω_прt+φ_г+Δφ₆),

где υ₁₅=1/2υ_пр7*υ_пр8;

Δφ₅=φ₈-φ₇=2π*d₁/λ₃*Cosα₃;

Δφ₆=φ₉-φ₇=2π*d₂/λ₃*Cosβ₃,

которые выделяются узкополосными фильтрами 90 и 91 соответственно.

Напряжения U_ПР7(t) и U_ПР9(t), U_ПР8(t) и U_ПР9(t) одновременно поступают на два входа корреляторов 86 и 84 соответственно, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₇(τ) и R₈(τ). Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α₃ и β₃. И только при этих значениях в пороговых блоках 87 и 85 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 93 и 92, открывая их.

При этом напряжения U₁₅(t) и U₁₆(t) с выходов узкополосных фильтров 90 и 91 через открытые ключи 92 и 93 поступают на первые входы фазометров 94 и 95, на вторые входы которых подается напряжение U_Г(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Фазометры 94 и 95 измеряют фазовые сдвиги Δφ₅ и Δφ₆, которые фиксируются блоком 55 регистрации.

Если ФМн-сигналы одновременно принимаются по зеркальным каналам на частотах ω_з1 и ω_з2, то канальные напряжения U_ПР4(t), U_ПР7(t) и U_ПР8(t) поступают на два входа блоков 43 и 44 корреляторов. Аналогичная ситуация возникает и при приеме ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω_с, т.е. может возникнуть неоднозначность.

Однако указанные напряжения образованы различными сигналами, принимаемыми на разных частотах ω_з1 и ω_з2, поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходные напряжения блоков 43 и 44 корреляторов не превышают порогового уровня υ_пор2 в пороговых блоках 49 и 50, ключи 51 и 52 не открываются. Тем самым устраняется неоднозначность, характерная при одновременном приеме сигналов по зеркальным каналам на частотах ω_з1 и ω_з2.

Если ФМн-сигналы одновременно принимаются по основному каналу на частоте ω_с, по первому зеркальному каналу на частоте ω_з1 и по второму зеркальному каналу на частоте ω_з2, то в работе участвуют одновременно все блоки системы.

Таким образом, предлагаемая система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов. Это достигается использованием зеркальных каналов приема и одновременной пеленгацией нескольких источников излучения ФМн-сигналов. При этом для развязки зеркальных каналов и основного канала приема и устранения возникающей неоднозначности используется корреляционная обработка канальных напряжений промежуточной частоты.

Следует отметить, что преобразование по частоте на зеркальных каналах приема происходит с тем же коэффициентом преобразования K_пр, что и по основному каналу. Поэтому зеркальные каналы являются наиболее существенными среди других дополнительных каналов приема.

Предлагаемая система относится к спасательным средствам и может быть использована для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, и определения его местоположения. Система содержит спасательный жилет с источниками (1, 2) света, передатчиками (19, 20) с передающими антеннами (21, 22) соответственно и приемник, установленный на пункте контроля. Спасательный жилет также содержит источник энергии (3), кабели (4,5), патроны (6, 7), мембраны (8, 9), рычаги (10, 11), контакты (12, 13), пневмомагистраль (14), воздушные полости (15, 16), уплотнительные кольца (17, 18). Приемник содержит приемные антенны (23-25), усилители высокой частоты (26-28), гетеродины (29, 30), смесители (31-33), усилители промежуточной частоты (34-36, 59-62), перемножители (37, 39, 40, 76, 77, 88, 89), узкополосные фильтры (38, 41, 42, 57, 78, 79, 90, 91), блоки корреляторов (43, 44), пороговые блоки (45, 46, 49, 50, 73, 75, 85, 87), ключи (47, 48, 51, 52, 65, 68, 69, 70, 71), амплитудные детекторы (63, 64, 66, 67), блок регистрации (55), фазометры (53, 54, 82, 83, 94, 95), корреляторы (72, 74, 84, 86). Достигается расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродинов. 6 ил.

Система для обнаружения человека, терпящего бедствие на воде, включающая спасательный жилет, одетый 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, 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 через размыкатели соединены с источником тока параллельно, два миниатюрных передатчика с передающими антеннами, один из которых расположен в грудной области спасательного жилета, а другой - в заспинной его области, и приемник, установленный на пункте контроля и содержащий последовательно включенные первую приемную антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные вторую приемную антенну, второй усилитель высокой частоты, второй смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй узкополосный фильтр, первый ключ, второй вход которого через первый пороговый блок соединен с первым выходом первого блока корреляторов, третий ключ, второй вход которого через третий пороговый блок соединен с вторым выходом первого блока корреляторов, первый фазометр и блок регистрации, последовательно включенные третью приемную антенну, третий усилитель высокой частоты, третий смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий перемножитель, третий узкополосный фильтр, второй ключ, второй вход которого через второй пороговый блок соединен с первым выходом второго блока корреляторов, четвертый ключ, второй вход которого через четвертый пороговый блок соединен с вторым выходом второго блока корреляторов, и второй фазометр, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенные к второму выходу первого гетеродина первый перемножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, и первый узкополосный фильтр, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго фазометров, при этом первый вход первого блока корреляторов соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, первый вход второго блока корреляторов соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, частоты первого ω_г1 и второго ω_г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
ω_г2-ω_г1=2ω_пр,
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω_с с сигнала бедствия, принимаемого по основному каналу
ω_с-ω_г1=ω_г2-ω_с=ω_пр,
отличающаяся тем, что она снабжена удвоителем фазы, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым узкополосными фильтрами, фазовым детектором, четвертым, пятым, шестым и седьмым усилителями промежуточной частоты, четырьмя амплитудными детекторами, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым и двенадцатым ключами, четырьмя корреляторами, пятым, шестым, седьмым и восьмым пороговыми блоками, четвертым, пятым, шестым и седьмым перемножителями, третьим, четвертым, пятым и шестым фазометрами, причем к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый амплитудный детектор и пятый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к вторым входам второго и третьего перемножителей, первого и второго блоков корреляторов, к выходу пятого ключа последовательно подключены удвоитель фазы, четвертый узкополосный фильтр и фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, а выход подключен к вторым входам первого и второго гетеродинов, к выходу третьего смесителя последовательно подключены шестой усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор, шестой ключ, второй вход которого через четвертый усилитель промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом шестого усилителя промежуточной частоты, пятый узкополосный фильтр, десятый ключ и третий фазометр, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, к выходу второго смесителя последовательно подключены седьмой усилитель промежуточной частоты, четвертый амплитудный детектор, седьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого усилителя промежуточной частоты, пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом седьмого усилителя промежуточной частоты, шестой узкополосный фильтр, одиннадцатый ключ и четвертый фазометр, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации, к выходу первого смесителя последовательно подключены пятый усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, восьмой ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, седьмой узкополосный фильтр, двенадцатый ключ и пятый фазометр, выход которого соединен с пятым входом блока регистрации, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены девятый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, седьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, восьмой узкополосный фильтр, тринадцатый ключ и шестой фазометр, выход которого соединен с шестым входом блока регистрации, к выходу шестого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены первый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом шестого ключа, и пятый пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом десятого ключа, к выходу седьмого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй коррелятор, второй вход которого соединен с выходом седьмого ключа, и шестой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом одиннадцатого ключа, к выходу третьего усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий коррелятор, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, и седьмой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом двенадцатого ключа, к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены четвертый коррелятор, второй вход которого соединен с выходом пятого усилителя промежуточной частоты, и восьмой пороговый блок, выход которого соединен с вторым входом тринадцатого ключа, вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого фазометров соединены с выходом первого узкополосного фильтра.