АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ РАДИОМАЯК Российский патент 2011 года по МПК G01S19/17 

Заявляемое изделие относится к области радиотехники и используется на воздушных судах как аварийный радиомаяк для передачи через ИСЗ системы КОСПАС-САРСАТ на станции приема и обработки информации (СПОИ) информационной посылки, содержащий координаты местоположения потерпевшего аварию/бедствие воздушного судна всех типов воздушных судов (ВС).

Известен аварийный радиомаяк, содержащий антенну, синтезатор, модулятор, генератор модуляции, контроллер, усилитель [Заявка США №2005/0073458, кл. G01S 19/48; G01S 5/02, опубл. 07.04.2005].

Однако это устройство имеет недостатки - у этого устройства низкая точность определения координат места катастрофы воздушного судна и необходимо затрачивать много времени на поиски терпящих бедствие.

Известен также радиомаяк, содержащий блок управления, блок индикации, переключатель рода работы, источник речевого сигнала, блок питания, автоподатчик телефонных сигналов, микрофонный усилитель, коммутатор, антенный ввод, задающий генератор, модулятор, усилитель мощности, аварийную антенну [Патент РФ №2013783, кл. G01S 1/02, опубл. 30.05.1994].

Однако это устройство также имеет недостаток - низкая точность определения координат места катастрофы воздушного судна и необходимо затрачивать много времени на поиски терпящих бедствие.

Известен аварийный радиомаяк, содержащий блок ввода сигнала активизации радиомаяка, первый выход которого соединен с входом блока постоянной памяти, выходы которого соединены с первыми входами первого сумматора, первый задающий кварцевый генератор, выход которого соединен с первым входом амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с первым выходом блока ввода сигнала активизации радиобуя, выход амплитудного модулятора соединен с входом первого усилителя мощности, второй задающий кварцевый генератор, формирователь управляющего напряжения и второй усилитель мощности, выходы первого и второго усилителей через дуплексер подключены к антенне; при этом в аварийный радиобуй введены формирователь кода времени, блок делителей частоты, преобразователь параллельного кода в последовательный, формирователь модулирующего сигнала, фазовый детектор, второй сумматор, усилитель постоянного тока, управляемый генератор, умножитель частоты на два и делитель частоты с коэффициентом деления 40 [Патент РФ 2060512, кл. G01S 1/68, опубл. 1996].

Недостатками известного устройства являются сравнительно высокая вероятность ложных срабатываний радиомаяка, низкая точность определения координат объектов, терпящих бедствие, значительные время и стоимость поиска при его использовании, а также сложность изготовления устройства.

Известен также аварийный радиомаяк, описанный в патенте РФ №2157546, 10.10.1999, содержащий блок ввода сигналов активизации радиомаяка, сумматор, блок постоянной памяти, формирователь кода времени, преобразователь параллельного кода в последовательный код, формирователь управляющего напряжения, передатчик спутникового канала, формирователь модулирующего сигнала, передатчик приводного канала, дуплексер, антенну, приемник навигационных сигналов GPS (Global Position System - глобальная система позиционирования) и/или ГЛОНАСС, пульт дистанционного управления, блок оперативной памяти, блок автономного питания, блок формирования сигнала аварийной перегрузки, выход которого соединен с блоком ввода сигналов активизации радиомаяка, второй вход которого соединен с пультом дистанционного управления, выход блока ввода сигналов активизации радиомаяка соединен с формирователем кода времени и селектором питания, который соединен с блоком автономного питания, формирователем аварийной перегрузки, блоком ввода сигналов активизации радиомаяка, пультом дистанционного управления, блоком оперативной памяти, передатчиком приводного канала, передатчиком спутникового канала, формирователем модулирующего канала, блоком постоянной памяти, формирователем кода времени, а передатчик спутникового канала своим выходом соединен с дуплексером, второй вход которого соединен с выходом передатчика приводного канала, вход которого соединен с выходом формирователя модулирующего сигнала, выход дуплексера соединен с входом второй антенны, а вход приемника GPS и/или ГЛОНАСС соединен с выходом первой антенны.

Однако это устройство также имеет низкую точность определения координат места катастрофы воздушного судна, а также требует много времени для поиска терпящих бедствие. Кроме того, это устройство обладает низкой надежностью работы радиомаяка.

Известен аварийно-спасательный радиомаяк, включающий корпус, установленные в нем управляющее устройство, диплексер, приемник навигационных сигналов от системы GPS и/или ГЛОНАСС, передатчик 406 МГц, источник питания, состоящий из блока автономного питания, соединенный через селектор напряжения с узлами радиомаяка, блок индикации в виде светодиодных индикаторов, 2 антенны, одна из которых выполнена приемной и соединена с приемником навигационных сигналов от системы GPS и/или ГЛОНАСС, и пульт управления [Патент РФ №2306576, кл. G01S 1/08, опубл. 20.09.2007 г.].

Это устройство имеет ряд недостатков: низкая точность определения координат места аварии/бедствия воздушного судна; большое время поиска потерпевших бедствие за счет необходимости затрачивать дополнительное время на определение координат местоположения; большой вес и габариты радиомаяка; низкая надежность радиомаяка за счет того, что пульт управления находится в кабине пилота, а сам маяк - в хвосте самолета в труднодоступном месте и при аварии может быть перебит кабель, соединяющий пульт с маяком.

Наиболее близким техническим решением является аварийно-спасательный радиомаяк, включающий корпус, установленные в нем управляющее устройство, приемник навигационных сигналов от спутниковой системы GPS, аварийный передатчик, узел голосовой связи, блок индикации в виде жидкокристаллического индикатора, приемная и приемо-передающая антенны, источник питания и пульт управления [WO 2008121612 А1, Н04М 11/04, опубл. 09.10.2008].

Известный радиомаяк обладает следующими недостатками.

Узел голосовой связи в известном радиомаяке выполнен в виде приемника и передатчика для осуществления голосовой двухсторонней беспроводной связи и является частью глобальной системы мобильной беспроводной связи. Это означает, что работает он лишь при наличии поблизости от поисковой территории вышек сотовой связи. При приближении к месту аварии на окончательном этапе поиска увеличивается время поиска, если сотовая связь отсутствует.

Использование приемника навигационных сигналов от спутниковой системы GPS значительно сокращает область применения маяка, т.к. наклонение орбитальных плоскостей «GPS» почти на 100 ниже, чем в «ГЛОНАСС». Это означает, что аппаратура потребителей не может «видеть» космические аппараты «GPS» в таких точках орбиты (особенно на высоких широтах) из-за недоступности спутников «GPS».

Кроме того, точность навигационных определений в системе GPS ниже, чем «ГЛОНАСС». Погрешности (с вероятностью 0,95) в GPS при максимальной солнечной активности не превышают 100 м для горизонтальных и 156 м - для вертикальной координаты.

Технической задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обнаружения и координации поиска местонахождения потерпевших на любой территории Земли.

Кроме того, задачей заявляемого изобретения также является повышение точности определения координат места аварии/бедствия воздушного судна и значительное сокращение времени поиска потерпевших на труднодоступной местности, особенно при приближении к месту аварии.

Указанные задачи решаются тем, что аварийно-спасательный радиомаяк, включающий корпус, установленные в нем управляющее устройство, приемник навигационных сигналов от системы GPS, аварийный передатчик, узел голосовой связи, блок индикации в виде жидкокристаллического индикатора, приемная и приемо-передающая антенны, источник питания и пульт управления, дополнительно содержит передатчик приводного канала и диплексер с режекторным фильтром на 121,5 МГц, управляющее устройство выполнено в виде микроконтроллера с резонатором, приемник навигационных сигналов выполнен комбинированным с возможностью приема сигналов ГЛОНАСС, аварийный передатчик выполнен в виде синтезатора 406 МГц, фазового модулятора, кварцевого генератора и усилителя мощности, передатчик приводного канала состоит из узлов формирования звукового и голосового сигналов, причем узел формирования звукового сигнала содержит синтезатор 121,5 МГц, кварцевый генератор, смеситель и усилитель мощности, а узел формирования голосового сигнала содержит формирователь голосового сигнала и микрофон, узел голосовой связи выполнен в виде узла симплексной голосовой связи, снабженного переключателем прием-передача и состоящего из приемника голосового сигнала, малошумящего усилителя, усилителя звуковой частоты и динамика, при этом три входа микроконтроллера управляющего устройства соединены с выходами приемника навигационных сигналов от спутниковых систем, диплексера и пульта управления, а пять выходов его соединены с входами жидкокристаллического индикатора блока индикации, переключателя прием-передача, фазового модулятора и синтезатора аварийного передатчика и синтезатора передатчика приводного канала, второй и третий входы синтезатора 406 МГц аварийного передатчика соединены с выходами кварцевого генератора и фазового модулятора, а два его выхода соединены с входами фазового модулятора и усилителя мощности, выход которого соединен с диплексором, второй вход синтезатора передатчика приводного канала соединен с кварцевым генератором, два выхода его соединены с приемником узла симплексной голосовой связи и смесителем, выход которого соединен с усилителем мощности, вход формирователя голосового сигнала узла формирования голосового сигнала соединен с выходом микрофона, а выход его соединен с входом смесителя узла звукового сигнала, второй вход приемника узла симплексной голосовой связи соединен с выходом малошумящего усилителя, а выход его соединен с входом усилителя звуковой частоты, выход которого соединен с входом динамика, вход переключателя прием-передача соединен с выходом усилителя мощности узла формирования звукового сигнала, а выход его соединен с малошумящим усилителем узла симплексной голосовой связи, при этом он имеет двустороннюю связь с диплексором, второй выход которого соединен с приемо-передающей антенной.

Предпочтительно в качестве кварцевого генератора аварийного передатчика использовать высокостабильный генератор с номинальной частотой 12,688656 МГц, стабильностью ≤±1×10^-9, рабочим температурным диапазоном от минус 40 до плюс 55°С и долговременной нестабильностью несущей частоты за 10 лет ≤±3×10^-6.

Целесообразно в качестве приемника голосового сигнала использовать супергетеродинный с двойным преобразованием частоты, супергетеродинный с одним преобразованием частоты, детекторный приемник, приемник прямого усиления, а источник питания выполнить в виде аккумулятора и батарей и соединить через селектор напряжения с узлами радиомаяка.

Предпочтительно в зоне размещения усилителя мощности аварийного передатчика установить термопредохранитель с температурой срабатывания 80°С, а блок индикации снабдить светодиодными индикаторами, соединенными с четвертым входом микроконтроллера управляющего устройства.

На фиг.1 представлена общая схема аварийно-спасательного радиомаяка.

На фиг.2 - схема аварийного передатчика.

На фиг.3 - схема передатчика приводного канала.

На фиг.4 - схема узла симплексной голосовой связи.

Предложенная конструкция радиомаяка расширяет его применение, которое возможно на любой территории, как на территории, где есть мобильная связь, так и на территориях, где ее нет и не было, т.к. в предложенном радиомаяке узел голосовой связи выполнен в виде узла симплексной голосовой связи.

Кроме того, предложенный радиомаяк позволяет в значительной степени сократить время поиска потерпевших, особенно в труднодоступной местности (т.е. тундре, лесах, болотах, ледяных торосах, морях, пустыни и т.д.) при приближении спасателей к месту аварии. Даже при точном определении координат местонахождения потерпевших аварию по спутниковым системам, для непосредственного их обнаружения необходимо скоординированно провести поиск в радиусе 10-15 км по принципу самонаведения при переговорах между спасателями и потерпевшими аварию. Именно для таких случаев и необходимо предлагаемое нами устройство.

Кроме того, наличие в конструкции радиомаяка передатчика приводного канала дает дополнительную возможность определения местоположения потерпевших аварию. Эти данные закодированы в 112 бите информационной посылки для стандартных и национальных протоколов местоположения (короткие и длинные версии) где: "1" указывает на наличие в маяке 121,5 МГц вспомогательного оборудования определения местоположения, "0" указывает на другие или отсутствие вспомогательных устройств определения местоположения.

И в битах 84-85 информационной посылки для пользовательских протоколов определения местоположения рассматриваются следующие данные:

"00" = отсутствие вспомогательного устройства определения местоположения;

"01" = наличие вспомогательного устройства определения местоположения;

"10" = определение местоположения в морских условиях: 9 ГТц ретранслятор системы поиска и спасания;

"11" = другая вспомогательная аппаратура определения местоположения.

Зная эти данные, руководство поисковых групп принимает соответствующие меры и технику для осуществления поисково-спасательной операции.

В случае же, если по каким-либо причинам не работает узел симплексной голосовой связи, то наличие в передатчике приводного канала узла формирования звукового сигнала позволяет привести спасателей к месту аварии по звуковому сигналу "ВАУ-ВАУ".

Только снабжение устройства передатчиком приводного канала, состоящего из узлов формирования звукового и голосового сигналов в сочетании с выполнением узла голосовой связи в виде симплексной голосовой связи, позволяет решать нами поставленную задачу.

Выполнение приемника навигационных сигналов комбинированным с возможностью приема сигналов ГЛОНАСС позволяет в значительной степени увеличить не только точность и эффективность определения координат аварии, но в первую очередь применить маяк на любой территории Земли.

Сама по себе точность навигационных определений в системе «ГЛОНАСС» выше, нежели в GPS, и составляет в годы максимальной солнечной активности 60 м для горизонтальных координат и 100 м для вертикальной, а в годы минимальной солнечной активности соответственно 30 и 50 м. Погрешности (с вероятностью 0,95) в GPS при максимальной солнечной активности не превышают 100 м для горизонтальных и 156 м - для вертикальной координаты.

При интеграции систем повышается их эффективность, поскольку по сути объединяются орбитальные группировки. Как известно, в «ГЛОНАСС» число орбитальных плоскостей в два раза меньше, чем в GPS, однако в каждой из них находится в два раза больше спутников. Наклонение орбитальных плоскостей «ГЛОНАСС» почти на 100 выше, чем в GPS. Это означает, что аппаратура потребителей может «видеть» космические аппараты «ГЛОНАСС» в таких точках орбиты (особенно на высоких широтах), где GPS-спутники просто недоступны.

За счет использования дифференциального метода навигации и дополнительных специальных методов измерений повышена точность определения координат.

В предложенном радиомаяке используется дифференциальный метод навигации, обуславливающий измерение расстояний между двумя точками с большой точностью (сантиметры). Для этого измеряется положение навигатора в двух точках с небольшим промежутком времени. При этом, хотя каждое такое измерение имеет точность порядка 10-15 метров, измеренное расстояние имеет погрешность, намного меньшую, так как факторы, мешающие измерению (погрешность орбит спутников, неоднородность атмосферы и т.д.), в этом случае взаимно вычитаются.

Применение метода слежения за выходной мощностью аварийного передатчика и передатчика приводного канала позволяет повысить коэффициент полезного действия выходных каскадов передатчиков в наиболее выгодном энергетическом режиме, что приводит к повышению его надежности.

В предложенном радиомаяке используется новый принцип формирования частот. Для формирования частот используются синтезаторы с фазовой автоподстройкой частоты ФАПЧ (по английскому PLL) и синтезаторы цифрового синтеза частот (по английскому DDS). Формирование частоты осуществляется с помощью синтезатора частоты с ФАПЧ в режиме с целочисленным коэффициентом деления и в качестве опорного сигнала используется сигнал с выхода синтезатора DDS. Для настройки контура генератора, управляемого напряжением (ГУН), на частоту 406,037 МГц через коммутатор подключена емкость.

Синтезатор DDS имеет малые габариты, малую потребляемую мощность и программную регулировку фазы с шагом 360°/4096. Опорный генератор работает на частоте f=12.688656 МГц, кратной выходной. Выходная частота синтезатора DDS формируется по двум точкам. В этом случае отпадет необходимость в применении элептического фильтра для сглаживания ступеней в выходном сигнале. Для преобразования сигнала из синусоидального в прямоугольный используем компаратор, который входит в состав синтезатора DDS. Фазовая модуляция частоты осуществляется на DDS-синтезаторе.

При прохождении сигналов от аварийного передатчика и от приводного передатчика в диплесере снимаются напряжения, соответствующие выходной мощности сигналов, и подаются на микроконтроллер, который анализируя делает выводы о параметрах и может оперативно, меняя коды программирования синтезаторов, менять выходную мощность в определенном пределе. При проведении анализа выходной мощности сигналов микроконтроллер с помощью схемы отбора мощности и преобразования ее в напряжение (находится в диплесере) анализирует уровень выходной мощности, а при проведении тестов выдает информацию на жидкокристаллический индикатор.

Аварийно-спасательный радиомаяк содержит корпус 1, выполненный из высокопрочного легкого пластика, например акрилонитрилбутадиенстирола. В корпусе 1 установлены управляющее устройство, диплексер 2, приемник навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС, аварийный передатчик 4 и передатчик приводного канала 5 (фиг.1).

Радиомаяк содержит также источник питания, состоящий из блока автономного питания в виде батареи 6 и аккумулятора 7 и селектора напряжения 8, соединяющего их с узлами радиомаяка.

Радиомаяк включает пульт управления 9, выполненный в виде системы кнопок, расположенных на передней и боковой поверхности корпуса 1. Пульт 9 включает кнопки: включение - А, выключение - Б, авария - В, GPS-ГЛОНАСС - Г, подсветка - Д, прием-передача - Е.

На передней поверхности корпуса 1 расположен блок индикации в виде светодиодных индикаторов 10 и 11 и жидкокристаллического индикатора 12 (ЖК-индикатора). Светодиодные индикаторы 10 и 11 выполнены двуцветными красного и зеленого свечения и расположены один (индикатор «АВАРИЯ») рядом с кнопкой авария В, другой (индикатор «ГЛОНАСС/GPS») рядом с кнопкой GPS-ГЛОНАСС - Г, работающими во всем диапазоне температур от плюс 55 до минус 40°С.

Радиомаяк имеет две антенны, одна из которых выполнена приемной 13 и соединена с приемником навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС и вторая антенна 14 выполнена приемо-передающей.

Кнопка авария В защищена от случайного нажатия корпусом приемо-передающей антенны 14.

Радиомаяк снабжен узлом симплексной голосовой связи 15 и переключателем прием-передача 16.

Управляющее устройство выполнено в виде микроконтроллера 17 с резонатором (на чертеже на показан).

Аварийный передатчик 4 (фиг.2) выполнен в виде синтезатора 406 МГц 18, фазового модулятора 19, кварцевого генератора 20 и усилителя мощности 21.

В качестве кварцевого генератора 20 аварийного передатчика используют высокостабильный генератор с номинальной частотой 12,688656 МГц, стабильностью ≤±1×10^-9, рабочим температурным диапазоном от минус 40 до плюс 55°С и долговременной нестабильностью несущей частоты за 10 лет ≤±3×10^-6.

В зоне размещения усилителя мощности аварийного передатчика установлен термопредохранитель с температурой срабатывания 80°С.

Термопредохранитель является коммутационным электрическим аппаратом, работает по принципу работы плавких предохранителей и предназначен для защиты электрических цепей от аварийных режимов. Если превышается параметр, в нашем случае температура, то цепь обесточивается, обеспечивая таким образом сохранность прибора.

Передатчик приводного канала 5 (фиг.3) состоит из узлов формирования звукового и голосового сигналов. Узел формирования звукового сигнала содержит синтезатор 121,5 МГц 22, кварцевый генератор 23, смеситель 24 и усилитель мощности 25.

Узел формирования голосового сигнала содержит формирователь голосового сигнала 26 и микрофон 27.

Узел симплексной голосовой связи 15 (фиг.4) состоит из приемника голосового сигнала 28, малошумящего усилителя 29, усилителя звуковой частоты 30 и динамика 31.

В качестве приемника голосового сигнала 28 могут быть использованы супергетеродинный с двойным преобразованием частоты, или супергетеродинный с одним преобразованием частоты, или детекторный приемник, или приемник прямого усиления.

Для того чтобы две частоты не смешивались друг с другом, в диплексере 2 размещены фильтры ФНЧ на 406,037 МГц, ФНЧ на 121,5 МГц и режекторный фильтр на 121,5 МГц. Такое исполнение позволяет антенну использовать как для передачи, так и для приема сигналов.

Четыре входа микроконтроллера 17 управляющего устройства соединены с выходами приемника навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС, диплексера 2, светодиодных индикаторов 10 и 11, блока индикации и пульта управления 9, а пять выходов его соединены с входами ЖК-индикатора 12 блока индикации, переключателя прием-передача 16, фазового модулятора 19 и синтезатора 18 аварийного передатчика и синтезатора 22 передатчика приводного канала.

Второй и третий входы синтезатора 406 МГц 18 аварийного передатчика соединены с выходами кварцевого генератора 20 и фазового модулятора 19, а два его выхода соединены с входами фазового модулятора 19 и усилителя мощности 21, выход которого соединен с диплексером 2.

Второй вход синтезатора 22 передатчика приводного канала соединен с кварцевым генератором 23, два выхода его соединены с приемником 28 узла симплексной голосовой связи и смесителем 24, выход которого соединен с усилителем мощности 25.

Вход формирователя голосового сигнала 26 узла формирования голосового сигнала соединен с выходом микрофона 27, а выход его соединен с входом смесителя 24 узла звукового сигнала.

Второй вход приемника 28 узла симплексной голосовой связи соединен с выходом малошумящего усилителя 29, а выход его соединен с входом усилителя звуковой частоты 30, выход которого соединен с входом динамика 31.

Вход переключателя прием-передача 16 соединен с выходом усилителя мощности 25 узла формирования звукового сигнала, а выход его соединен с малошумящим усилителем 29 узла симплексной голосовой связи. При этом он имеет двустороннюю связь с диплексером 2, второй выход которого соединен с приемо-передающей антенной 14.

Аварийно-спасательный радиомаяк работает в следующих режимах:

- в рабочем режиме (АВАРИЯ);

- в режиме симплексной голосовой радиосвязи (радиостанция на частоте 121,5 МГц);

- в режиме встроенного контроля (ВСК);

- в режиме определения географических координат.

Работа аварийно-спасательного радиомаяка в рабочем режиме

При аварии нажимают на кнопку авария В пульта управления 9, при этом радиомаяк излучает аварийный радиосигнал на частоте 406,037 МГц, формируемый кварцевым генератором 20, синтезатором с ФАПЧ 406 МГц 18 и усилителем мощности 21. Этот сигнал через диплексер 2 подается на вход приемо-передающей антенны 14.

На второй двунаправленный вход диплексера 2 поступает приводной сигнал, сформированный кварцевым генератором 23 и синтезатором с ФАПЧ 121,5 МГц 22, поступает на смеситель 24 для формирования сигнала модуляции низкочастотным сигналом типа «ВАУ-ВАУ» и через усилитель мощности 25 и диплексер 2 подается на вход антенны 14, которая в этом режиме функционирует как передающая.

Длительность одного цикла излучаемого сигнала в режиме АВАРИЯ составляет 50 секунд ± 5 секунд, из них 520 мсек излучается частота 406,037 МГц, сразу же за ней излучается приводная частота 121,5 МГц до конца цикла передачи сигнала.

В этом режиме радиомаяк работает непрерывно в течение первых 24 часов. Остальные 24 часа радиомаяк излучает радиосигнал только на частоте 121,5 МГц.

При работе в аварийном режиме от аккумулятора 7 запитываются - ЖК-индикатор 12, приемник навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС, а остальные узлы (части схемы) питаются от батареи 6.

При включении радиомаяка в рабочий режим одновременно включается приемник навигационных сигналов 3. На корпусе 1 радиомаяка засветятся зеленым цветом светодиодные индикаторы 10 «АВАРИЯ» и 11 «ГЛОНАСС/GPS, информируя о включении приемника навигационных сигналов 3 в режим «поиска».

На экране ЖК-индикатор 12 появятся сообщения «РЕЖИМ АВАРИЯ ВКЛЮЧЕН»→«ГЛОНАСС/GPS РАБОТАЕТ»

# XX°XX'XX''N (или S)

ХХХ°ХХ'ХХ''Е (или W).

При включении радиомаяка в режим «АВАРИЯ» одновременно с аварийным передатчиком 4 включается передатчик приводного канала 5, предназначенный для привода поисково-спасательных средств к месту аварийной ситуации.

Во время определения координат ГЛОНАСС/GPS приемником навигационных сигналов 3 периодически кратковременно включается светодиодный индикатор 11 "ГЛОНАСС/GPS" зеленым или красным цветом в зависимости от того, получены достоверные или недостоверные координаты.

В целях энергосбережения радиомаяк обеспечивает работу ГЛОНАСС/GPS приемника навигационных сигналов 3 циклами через каждые 20 минут, при этом в первом цикле время определения приемником 3 ГЛОНАСС/GPS координат доходит до 6 минут, после чего ГЛОНАСС/GPS приемник 3 отключается до начала следующего цикла (через 14 минут). В последующих циклах время работы ГЛОНАСС/GPS приемника 3 ограничено ~100 секундами.

При работе в режиме определения координат от аккумулятора запитываются все части схемы радиомаяка.

Если ГЛОНАСС/GPS приемник навигационных сигналов 3 не определил достоверные географические координаты до излучения первой посылки, то радиомаяк формирует и излучает первую посылку с координатами «по умолчанию». Процесс излучения координат «по умолчанию» индицируется на светодиодных индикаторах 10 «АВАРИЯ» и

# XX°XX'XX''N (S)

ХХ°ХХ'ХХ''Е (W)

11 «ГЛОНАСС/GPS» красным цветом в течение 2 секунд. На экране ЖК-индикатора 12 появится сообщение вида

# XX°XX'XX''N (S)

ХХ°ХХ'ХХ''Е (W)

Если ГЛОНАСС/GPS-приемнику навигационных сигналов 3 не удалось определить достоверные координаты в рамках текущего цикла работы, то радиомаяк передает в эфир на частоте 406 МГц посылку, содержащую последние навигационные данные, но определенные не более чем 4 часа назад.

Если навигационные данные не обновляются в течение 4 часов, то радиомаяк передает в эфир посылку "по умолчанию".

При достоверном определении географических координат ГЛОНАСС/GPS-приемником навигационных сигналов 3 и после контроля правильности переданных значений в память микроконтроллера 17 радиомаяка последний формирует и излучает посылку, содержащую навигационные данные. Излучение посылки с навигационными данными индицируется светодиодным индикатором 11 «ГЛОНАСС/GPS» зеленым цветом и светодиодным индикатором 10 «АВАРИЯ» - красным цветом в течение 2 секунд.

На экране ЖК-индикатора 12 сообщение примет вид (пример):

55°44'48''N

037°43'28''Е.

Радиомаяк индицирует передачу каждой посылки выводом на экран ЖК-индикатора 12 сообщения «ПОСЫЛКА ПЕРЕДАНА», включением свечения светодиодного индикатора 10 «АВАРИЯ» красным цветом и светодиодного индикатора 11 «ГЛОНАСС/GPS» - зеленым или красным цветом в зависимости от того, содержит ли переданная посылка навигационные данные или нет.

В начале каждого цикла на экран ЖК-индикатора 12 выдается сообщение со значениями географических координат или без них. Этот цикл работы осуществляется в течение первых 24 часов работы радиомаяка в режиме «АВАРИЯ», после чего аварийный передатчик 4 автоматически выключается, но радиомаяк продолжит работать в режиме привода поисково-спасательных средств (так как продолжает работать передатчик приводного канала 5 на частоте 121,5 МГц) в течение следующих 24 часов.

В случае полного разряда аккумулятора 7 радиомаяк в режиме «АВАРИЯ» в составе информационной посылки будет выдавать последние запомненные перед его отказом навигационные данные в течение 4 часов. По истечении этого времени радиомаяк будет передавать информационные посылки с координатами «по умолчанию».

Защита от непрерывного излучения аварийного сигнала обеспечивается программно. Микроконтроллер 17 обеспечивает включение питания усилителя мощности 21 на период передачи сигнала 406 МГц и выключение его после завершения передачи сигнала. В случае если по какой-либо причине передача сигнала 406 МГц в установленное время (через 520±1% мс после начала излучения) не выключается, то через 45 секунд непрерывного излучения микроконтроллер 17 отключит радиомаяк.

Работа радиомаяка в режиме симплексной голосовой радиосвязи (радиостанция на частоте 121,5 МГц).

Симплексная голосовая радиосвязь (радиостанция) осуществляется в положении, когда радиомаяк активирован (режим «АВАРИЯ» включен).

При работе радиомаяка в режиме симплексной радиосвязи приемник навигационных сигналов 3 автоматически отключается.

При работе в режиме симплексной связи от аккумулятора 7 запитываются ЖК-индикатор 12, узел симплексной голосовой связи 15 и переключатель 16 прием-передача.

Включение и управление симплексной радиосвязью осуществляется кнопкой прием-передача Е пульта управления 9. Для передачи необходимо нажать кнопку Е и говорить, для приема - кнопку Е отпустить и слушать.

При работе радиомаяка в режиме симплексной радиосвязи частота 121,5 МГц, сформированная синтезатором 22 с ФАПЧ 121 МГц, модулируется голосовой частотой, поступающей от микрофона 27, встроенного в корпус 1 радиомаяка, через усилитель мощности 25 на второй вход смесителя 24.

Модуляция типа ВАУ-ВАУ на время действия голосового сигнала отключается. С выхода смесителя 24 частота 121,5 МГц с голосовой модуляцией через переключатель 16, установленный в положение ПЕРЕДАЧА, поступает на второй вход/выход диплексера 2 и далее на вход антенны 14.

На время излучения посылки на частоте 406 МГц передача речевого сообщения на частоте 121,5 МГц блокируется. Прерывание речевой передачи не оказывает существенного влияния на качество речевых сообщений.

Для приема голосовой информации радиомаяк имеет в своем составе приемник 28, на первый вход которого поступает частота 100,8 МГц, а на второй вход через малошумящий усилитель 29 поступает частота 121,5 МГц с выхода переключателя 16 ПРИЕМ/ПЕРЕДАЧА, который в этом режиме переключен в положение ПРИЕМ, вход/выход которого через диплексер 2 соединен с антенной 14, работающей в режиме приема. Выход приемника 28 через усилитель звуковой частоты 30 соединен с динамиком 31, встроенным в корпус 1 радиомаяка.

После окончания передачи в эфир речевого сообщения и перевода радиомаяка в режим приема речевых сообщений время нахождения радиомаяка в режиме приема ограничено до 5 минут. По истечении этого времени радиомаяк автоматически переводится в режим приводного маяка (предусмотренного в режиме «АВАРИЯ»). Одновременно с этим восстанавливается питание приводного радиомаяка на частоте 121,5 МГц и приемника навигационных сигналов 3. Время нахождения радиомаяка в режиме передачи не ограничено.

В симплексной радиосвязи и приемник 28, и передатчик 5 частоты 121,5 МГц питаются постоянным током от встроенного в радиомаяк аккумулятора 7.

Полностью заряженный аккумулятор 7 обеспечивает работу радиомаяка в режиме симплексной радиосвязи не менее 24 ч (из расчета 20 мин в режиме «передача» и 40 мин в режиме «прием» в течение часа).

Проверка радиомаяка в режиме встроенного контроля

Тест радиомаяка с посылкой «по умолчанию» (ТЕСГ-1) проводится один раз в 6 месяцев.

При проведении теста радиомаяка с посылкой «по умолчанию» (ТЕСТ-1) радиомаяк проверяет следующие параметры и составные части:

- программу функционирования;

- целостность данных информационного сообщения;

- работоспособность микроконтроллера 17;

- длительность информационной посылки;

- работоспособность источника питания;

- мощности выходных сигналов на частотах 121,5 и 406 МГц на выходе диплексера 2.

После проверки вышеперечисленных пунктов в эфир излучается одна тестовая посылка, содержащая значения координат «по умолчанию».

По окончании тестирования в режиме ТЕСТ-1 радиомаяк отключится от источника питания автоматически или принудительно нажатием кнопки выключение Б пульта управления 9.

При работе в режиме ТЕСТ-1 от аккумулятора 7 ничего не запитывается.

Для проведения теста ТЕСТ-2 необходимо включить радиомаяк, проверяется исправность и взаимодействие радиомаяк, с приемником навигационных сигналов 3 в режиме определения географических координат. При исправности приемника 3 он включится в режим поиска и определения географических координат.

При работе в режиме ТЕСТ-2 от аккумулятора 7 запитываются жидкокристаллический ЖК-индикатор 12, приемник навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС, но только на первом этапе проведения теста, на повторном этапе ПАРМ-406А запитывается от батареи 6 (приемник навигационных сигналов 3 от системы GPS и/или ГЛОНАСС выключен).

Тестовый контроль второго этапа (ТЕСТ-2) рекомендуется проводить не более 10 раз. Тест радиомаяка ТЕСТ-2 с посылкой, содержащей навигационные данные, подразделяется на два этапа.

На первом этапе выполняется проверка работоспособности встроенного в радиомаяк приемника навигационных сигналов 3 по признакам достоверности определения координат и правильности переданных навигационных данных в память микроконтроллера 17 радиомаяка.

На втором этапе осуществляется проверка составных частей и параметров радиомаяка и выдача в эфир одной посылки, содержащей навигационные данные, полученные от приемника 3. При достоверном определении географических координат (при отсутствии на ЖК-индикаторе 12 символа #) и положительном результате контроля правильности переданных значений в память микроконтроллера 17 заканчивается первый этап тестирования ТЕСТ-1.

Работа в режиме определения географических координат

Режим определения географических координат предназначен для определения координат местоположения пользователя при возникновении нештатной ситуации, не требующей вызова или помощи спасательных служб и средств (потеря ориентации на местности и т.п.), и применяется для определения точного местоположения при помощи приемника навигационных сигналов 3, входящего в состав радиомаяка. Независимо от того, являются поступающие с приемника 3 ГЛОНАСС/GPS-координаты достоверными или нет, они будут отображаться на ЖК-индикаторе 12 и их достоверность будет отображаться светодиодным индикатором 11 ГЛОНАСС/GPS.

Время поиска и определения координат ограничено программно и составляет не более 6 мин.

Заявляемый радиомаяк позволяет расширить функциональные возможности за счет обнаружения и координации поиска местонахождения потерпевших на любой территории Земли.

Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить точность определения координат места аварии/бедствия воздушного судна и значительно сократить время поиска потерпевших на труднодоступной местности, особенно при приближении к месту аварии на территориях, где есть мобильная связь, так и на территориях, где ее нет и не было.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано на воздушных судах как аварийный радиомаяк. Технический результат заключается в повышении точности определения координат места аварии/бедствия воздушного судна и, как следствие, сокращение времени поиска потерпевших, повышении надежности радиомаяка. Для этого аварийно-спасательный радиомаяк содержит корпус, управляющее устройство, диплексер, приемник навигационных сигналов от системы GPS и/или ГЛОНАСС, аварийный передатчик, передатчик приводного канала, источник питания, состоящий из блока автономного питания, соединенный через селектор напряжения с узлами радиомаяка, блок индикации в виде светодиодных индикаторов, 2 антенны, одна из которых выполнена приемной и соединена с приемником навигационных сигналов от системы GPS и/или ГЛОНАСС, и пульт управления, дополнительно содержит узел симплексной голосовой связи и переключатель прием-передача, управляющее устройство выполнено в виде микроконтроллера с резонатором, аварийный передатчик выполнен в виде синтезатора 406 МГц, фазового модулятора, кварцевого генератора и усилителя мощности, передатчик приводного канала состоит из узлов формирования звукового и голосового сигналов, причем узел формирования звукового сигнала содержит синтезатор 121,5 МГц, кварцевый генератор, смеситель и усилитель мощности, узел формирования голосового сигнала содержит формирователь голосового сигнала и микрофон, узел симплексной голосовой связи состоит из приемника голосового сигнала, малошумящего усилителя, усилителя звуковой частоты и динамика, блок автономного питания источника питания дополнительно содержит аккумулятор, блок индикации дополнительно содержит жидкокристаллический индикатор, вторая антенна выполнена приемо-передающей, диплексер, снабжен режекторным фильтром на 121,5 МГц. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аварийно-спасательный радиомаяк, включающий корпус, установленные в нем управляющее устройство, приемник навигационных сигналов от системы GPS, аварийный передатчик, узел голосовой связи, блок индикации в виде жидко-кристаллического индикатора, приемная и приемопередающая антенны, источник питания и пульт управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит передатчик приводного канала и диплексер с режекторным фильтром на 121,5 МГц, управляющее устройство выполнено в виде микроконтроллера с резонатором, приемник навигационных сигналов выполнен комбинированным с возможностью приема сигналов ГЛОНАСС, аварийный передатчик выполнен в виде синтезатора 406 МГц, фазового модулятора, кварцевого генератора и усилителя мощности, передатчик приводного канала состоит из узлов формирования звукового и голосового сигналов, причем узел формирования звукового сигнала содержит синтезатор 121,5 МГц, кварцевый генератор, смеситель и усилитель мощности, а узел формирования голосового сигнала содержит формирователь голосового сигнала и микрофон, узел голосовой связи выполнен в виде узла симплексной голосовой связи, снабженного переключателем прием-передача и состоящего из приемника голосового сигнала, малошумящего усилителя, усилителя звуковой частоты и динамика, блок индикации дополнительно содержит светодиодные индикаторы, при этом четыре входа микроконтроллера управляющего устройства соединены с выходами приемника навигационных сигналов от спутниковых систем, диплексера, светодиодных индикаторов блока индикации и пульта управления, а пять выходов его соединены с входами жидко-кристаллического индикатора блока индикации, переключателя прием-передача, фазового модулятора и синтезатора аварийного передатчика и синтезатора передатчика приводного канала, второй и третий входы синтезатора 406 МГц аварийного передатчика соединены с выходами кварцевого генератора и фазового модулятора, а два его выхода соединены с входами фазового модулятора и усилителя мощности, выход которого соединен с диплексором, второй вход синтезатора передатчика приводного канала соединен с кварцевым генератором, два выхода его соединены с приемником узла симплексной голосовой связи и смесителем, выход которого соединен с усилителем мощности, вход формирователя голосового сигнала узла формирования голосового сигнала соединен с выходом микрофона, а выход его соединен с входом смесителя узла звукового сигнала, второй вход приемника узла симплексной голосовой связи соединен с выходом малошумящего усилителя, а выход его соединен с входом усилителя звуковой частоты, выход которого соединен с входом динамика, вход переключателя прием-передача соединен с выходом усилителя мощности узла формирования звукового сигнала, а выход его соединен с малошумящим усилителем узла симплексной голосовой связи, при этом он имеет двустороннюю связь с диплексором, второй выход которого соединен с приемопередающей антенной.

2. Аварийно-спасательный радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что в качестве кварцевого генератора аварийного передатчика используют высокостабильный генератор с номинальной частотой 12,688656 МГц, стабильностью ≤±1·10^-9, рабочим температурным диапазоном от минус 40 до плюс 55°С и долговременной нестабильностью несущей частоты за 10 лет ≤±3·10^-6.

3. Аварийно-спасательный радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что в качестве приемника голосового сигнала могут быть использованы супергетеродинный с двойным преобразованием частоты, супергетеродинный с одним преобразованием частоты, детекторный приемник, приемник прямого усиления.

4. Аварийно-спасательный радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что источник питания выполнен в виде аккумулятора и батарей и соединен через селектор напряжения с узлами радиомаяка.

5. Аварийно-спасательный радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что в зоне размещения усилителя мощности аварийного передатчика установлен термопредохранитель с температурой срабатывания +80°С.

6. Аварийно-спасательный радиомаяк по п.1, отличающийся тем, что блок индикации дополнительно содержит светодиодные индикаторы, соединенные с четвертым входом микроконтроллера управляющего устройства.