Система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде

 

Система содержит спасательный жилет с источниками света и передатчиками с передающими антеннами, одетый на человека, и бортовую аппаратуру, состоящую из одного измерительного и двух пеленгационных каналов. Измерительный канал содержит приемную антенну 23, гетеродины 28 и 39, смесители 29, 40 и 61, усилители 34 и 62 первой промежуточной частоты, усилитель 41 второй промежуточной частоты, амплитудные детекторы 42 и 67, блок 43 регистрации, узкополосные фильтры 51 и 66, фазоинверторы 52, 55 и 58, сумматоры 53, 56, 59 и 64, полосовые фильтры 54 и 57, фазовращатели 60 и 63 на 90°, ключ 68. Пеленгационные каналы содержат приемные антенны 24 и 25, смесители 26 и 27, усилители 30 и 31 первой промежуточной частоты, перемножители 32, 33 и 37, узкополосные фильтры 35, 36 и 44, линию 38 задержки, фазовый детектор 45, фазометры 46 и 47, измеритель 50 частоты и арифметический блок 69. Такое выполнение системы обеспечивает повышение избирательности и помехоустойчивости бортового приемопеленгатора, а также измерение дальности до человека с одновременным упрощением процедуры определения его местоположения. 7 ил.

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 385819, 431063, 637298, 765113, 988655, 1348819, 1505840, 1505841, 1588636, 1615054, 1643325, 1664653; патенты РФ 2000995, 2009956, 2038259, 2043259, 2051838, 2177437; патенты США 3621501, 4889511; патент Великобритании 1145051; патент Дании 103118 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является “Система для обнаружения и определения местоположения человека, терпящего бедствие на воде” (патент РФ 2177437, В 63 С 9/20, 2000), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система использует радиодатчик, которым снабжен человек, терпящий бедствие на воде, и вертолет, на борту которого установлена аппаратура для пеленгации радиодатчика и определения его местоположения.

Однако потенциальные возможности известной системы используются не в полной мере. Она позволяет не только повысить разрешающую способность бортового пеленгатора, но и измерить дальность до источника излучения сложных ФМН-сигналов (радиодатчика, которым снабжен человек, терпящий бедствие на воде). Обеспечив высокоточное измерение азимута и дальности, можно определить местоположение человека, терпящего бедствие на воде. При этом отпадает необходимость в измерении угла места источника излучения, что упрощает техническую реализацию системы.

При этом бортовая приемопеленгационная аппаратура вертолета построена по супергетеродинной схеме, в которой одно и то же значение первой промежуточной частоты Wпp₁ может быть получено в результате приема на двух частотах Wс и Wз, т.е.

Wпp₁=Wc-Wг₁ и Wпp₁=Wг-Wз.

Следовательно, если частоту настройки Wc принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота Wз которого отличается от частоты Wс на 2Wпp₁ и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты первого гетеродина Wг₁ (фиг.5). 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.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

Wпp₁=|±mWki±nWг₁|,

где Wki - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа, включая n=0.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующие при взаимодействии несущей частоты сигнала с гармониками частоты первого гетеродина малого порядка (второй, третий и т.д.), так как чувствительность бортового приемопеленгатора по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, два комбинационных канала при m=1 и n=2 соответствуют частотам:

Wк₁=2Wг₁-Wпp₁ и Wк₂=Wг-Wз.

Если частота помехи Wп близка или равна первой промежуточной частоте Wпp₁(Wп=Wпp₁), то образуется канал прямого прохождения. Для данной помехи элементы преобразователя частоты играют роль простых передаточных звеньев.

Если на вход бортового приемопеленгатора попадают одновременно два сигнала большой амплитуды на частотах W₁ и W₂, то они образуют на любых нелинейных элементах приемного тракта ряд интермодуляционных помех, частоты которых определяются выражением:

mW₁±nW₂=Wmn.

Сумма (разность) коэффициентов m и n называется порядком, т.е. интермодуляционная частота Wmn называется частотой порядка m±n.

Если бортовой приемопеленгатор настроен на одну из этих частот, то в нем будет “прослушиваться” помеха с “двухголосовой” модуляцией. Это можно проиллюстрировать фиг.6, на которой частоты W₁ и W₂ сильных внеполосных сигналов приняты равными 27,1 и 27,2 МГц соответственно.

Как видно из фиг.6, два мощных сигнала порождают частокол интермодуляционных частот. С повышением порядка амплитуды помех быстро спадают. Чем более линейным является приемный тракт, тем меньше амплитуды интермодуляционных помех и тем быстрее они спадают с повышением их порядка. Линейность приемника характеризуется также величиной динамического диапазона, т.е. диапазоном амплитуд сигнала от минимального уровня, равного уровню собственных шумов приемника, до максимального уровня сигнала, при котором начинает проявляться нелинейность. Поскольку в образовании интермодуляционной помехи участвуют два сигнала, избирательность приемника к этим помехам называется “двухсигнальной избирательностью”.

Если частота помехи попала в полосу пропускания приемника (измерительного канала), она принимается на правах полезного сигнала, т.е. существующие фильтры не способны ее устранить.

Использование высокоизбирательных кварцевых фильтров на первой промежуточной частоте Wпp₁, улучшая избирательность по соседнему каналу, способно помочь в подавлении помехи от одного мощного внеполосного сигнала, но бессильно помочь в подавлении интермодуляционных помех.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости бортового приемопеленгатора.

Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости бортового приемопеленгатора путем подавления интермодуляционных помех и ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному и комбинационным каналам, а также расширение функциональных возможностей системы путем измерения дальности до человека, терпящего бедствие на воде, с одновременным упрощением процедуры определения его местоположения.

Поставленная задача решается тем, что система для обнаружения и определения местоположения 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, два сообщающиеся герметичные емкости, каждая из которых отделена от окружающей среды мембраной, при этом одна из герметичных емкостей 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 передатчика 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 приемной антенны, последовательно включенных первого гетеродина, первого смесителя и первого усилителя первой промежуточной частоты, и последовательно включенных второго гетеродина, четвертого смесителя, 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, 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 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, снабжена четвертым и пятым узкополосными фильтрами, двумя голосовыми фильтрами, тремя фазоинверторами, четырьмя сумматорами, двумя фазовращателями на 90°, пятым смесителем, четвертым усилителем первой промежуточной частоты, четвертым перемножителем, вторым амплитудным детектором, ключом, измерителем частоты и арифметическим блоком, причем к выходу приемной антенны измерительного канала последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй полосовой фильтр, третий фазоинвертор и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к второму входу первого смесителя, к второму выходу первого гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на 90°, пятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, пятый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а выход подключен к второму входу четвертого смесителя, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены измеритель частоты и арифметический блок, выход которого подключен к второму входу блока регистрации.

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 пневомагистраль 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, и первого усилителя 34 первой промежуточной частоты. К второму выходу первого гетеродина 28 последовательно подключены первый фазовращатель 60 на 90°, пятый смеситель 61, второй вход которого соединен с выходом сумматора 59, четвертый усилитель 62 первый промежуточной частоты, второй фазовращатель 63 на 90°, четвертый сумматор 64, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 34 первой промежуточной частоты, четвертый перемножитель 65, второй вход которого соединен с выходом сумматора 59, пятый узкополосный фильтр 66, второй амплитудный детектор 67, ключ 68, второй вход которого соединен с выходом сумматора 64, четвертый смеситель 40, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 39, усилитель 41 второй промежуточной частоты, первый амплитудный детектор 42 и блок 43 регистрации.

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, 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 69, 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 ₂ 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 горит, 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 становится больше, чем на мембрану 9, мембрана 8 поджимает рычаг 10 размыкает контакт 12 с источником 1 света и передатчиком 19. Цепь разомкнута, источник 1 света гаснет, передатчик 19 выключается. Одновременно воздух из полости 15 перетекает через магистраль 14 в полость 16, мембрана 9 отжимается, рычаг 11 замыкает контакт 13 с источником 2 света и передатчиком 20. 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 Wс, которая отводится специально для передачи сигнала бедствия и не занимается для передачи другой информации.

Приемная аппаратура размещается на борту вертолета. Вертолеты в настоящее время применяются для решения широкого круга задач, таких как медико-эвакуационные операции, спасательные работы при ликвидации аварий, поиск потерпевших бедствие, противопожарное патрулирование, контроль автострад с целью пеленгации угнанных транспортных средств, контроль за маршрутом следования специальных машин, перевозящих в пределах населенных пунктов опасные грузы (например, горючее, взрывчатые вещества и т.п.), определение местоположения источников экологического и стихийного бедствий, обеспечение деятельности морских нефтяных промыслов, геологоразведка и другие. Это возможно благодаря их преимуществам по сравнению с самолетами взлетать и садиться на площадки, мало оборудованные и ограниченные по размерам.

Наличие вращающегося винта вертолета может быть использовано для определения направления на источник излучения сигнала бедствия (радиодатчик PD) с помощью устройства, антенны которого расположены на концах лопастей несущего винта.

Принимаемые сигналы бедствия:

где Vc, Wс, ϕc, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала бедствия;

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

R - радиус окружности, на которой 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;

с выходов приемных антенн 23-25 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 Vпp₁=1/2 K₁·Vc·Vг₁;

K₁ - коэффициент передачи смесителей;

Wпp₁=Wс-Wг₁ - первая промежуточная частота;

ϕпp₁=ϕc-ϕг₁.

Напряжение Uпp₂(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение:

Напряжения Uпp₁(t) и Uпp₅(t) поступают на два входа сумматора 64, на выходе которого образуется суммарное напряжение:

где VΣ₁=2 Vпp₁.

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 V₄=1/2K₂·Vc·Vz₁;

K₂ - коэффициент передачи перемножителя.

Частота настройки Wн₁ узкополосного фильтра 51 выбрана равной первой промежуточной частоте Wпp₁

Wн₁=Wпp₁.

Частота настройки Wн₂ узкополосного фильтра 66 выбрана равной частоте Wг₁ первого гетеродина 28 (фиг.5):

Wн₂=Wг₁.

Частота настройки Wн₃ и полоса пропускания ΔWп₁ полосового фильтра 54 выбраны равными (фиг.6):

где W₁, W₂ - частоты двух возможных мощных сигналов, появление которых в полосе частот ΔWп₁, расположенной “слева” от полосы пропускания ΔWп приемника, приведет к образованию интермодуляционных помех.

Частота настройки Wн₄ и полоса пропускания ΔWп₂ полосового фильтра 57 выбраны равными (фиг.7):

где W₃, W₄ - частоты двух возможных мощных сигналов, появление которых в полосе частот ΔWп₂, расположенной “справа” от полосы пропускания ΔWп приемника, приведет к образованию интермодуляционных помех.

Так как частота настройки Wн₂ узкополосного фильтра 66 выбрана равной частоте Wг₁ первого гетеродина 28 (Wн₂=Wг₁), 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 UΣ₁(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 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 41 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

где Vпp₆=·l/2K₁·VΣ₁·Vг₂;

Wпp₂=Wпp₁-Wг₂ - вторая промежуточная частота;

ϕпp₂=ϕпр₁-ϕг₂,

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 Uпp₆(t) с выхода усилителя 41 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 32 и 33, на первые входы которых поступают напряжения Uпp₃(t) и Uпp₄(t) с выходов усилителей 30 и 31 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 32 и 33 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения:

где V₅=1/2 K₂·Vпp₁·Vпр₆;

которые выделяются узкополосными фильтрами 35 и 36 с частотой настройки:

Wн₅=Wг₂.

Знаки “+” и “-” перед величиной 2π(R/λ)(Cos(Ω-α)] 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 λ переносится на стабильную частоту Wг₂ второго гетеродина 39. Поэтому нестабильность ±ΔW несущей частоты принимаемых сигналов бедствия, вызванная различными дестабилизирующими факторами, не влияет на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения источника радиоизлучений.

Причем величина

Δϕ_m=2π(R/λ),

входящая в состав указанных 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 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 радиодатчика PD в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны 24 и 25 располагаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн 24 и 25, 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 V₇=l/2K₂·V²₅,

с индексом фазовой манипуляции

Δϕ_m1=2π(R/λ)·(R₁=2R),

которое выделяется узкополосным фильтром 44 и поступает на первый вход фазометра 46, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 50:

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

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета угла α необходимо уменьшить индекс разовой 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:

Δϕ_m2=2π(d₁/λ),

где d₁<R.

с индексом фазовой модуляции Δϕ_m2, которое поступает на первый вход фазометра 47, на второй вход которого подается напряжение U_о опорного генератора 50. Фазометр 47 обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла α.

Знание доплеровского сдвига частоты позволяет определить радиальную скорость и местоположение радиодатчика PD.

Минимальное расстояние R₀ от радиодатчика PD до винта вертолета можно определить из выражения:

где Fg(t) - доплеровский сдвиг частоты;

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 PD (человека, терпящего бедствие на воде) определяется по измеренным значениям α и R₀.

Описанная выше работа бортового приемопеленгатора соответствует случаю приемополезного сигнала бедствия по основному каналу на частоте Wc (фиг.5).

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

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

где Vпp₇=1/2 К₁·V₃·Vг₁.

Напряжение Uпp₈’(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение

Напряжения Uпp₇(t) и Uпp₉’(t), поступающие на два входа сумматора 64, на его выходе компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте fз, 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 и сумматора и реализующего фазокомпенсационный метод.

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте Wк₁.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте Wк₂ фиг.5),

то усилителями 34 и 62 первой промежуточной частоты выделяются напряжения:

где Vпp₁₀=l/2K₁·Vк₂·Vг₁;

Wпp₁=Wк₂-2Wг₁ - первая промежуточная частота;

ϕпp₁₀=ϕк₂-ϕг₁.

Напряжение Uпp₁₁(t) с выхода усилителя 62 первой промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 63 на 90°, на выходе которого образуется напряжение:

Напряжения Uпp₁₀(t) и Uпp₁₂(t) поступают на два входа сумматора 64, на выходе которого образуется суммарное напряжение:

где VΣ₂=2 Vпp₁₀.

Это напряжение подается на первый вход перемножителя 65, на второй вход которого поступает принимаемый сигнал Uк₂(t). На выходе перемножителя 65 образуется напряжение:

где V₉=1/2К₂·V_K2·VΣ₂;

которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 66. Ключ 68 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте Wк₂ подавляется. При этом используется “внутреннее кольцо”, состоящее из перемножителя 65, узкополосного фильтра 66, амплитудного детектора 67 и ключа 68 и реализующее метод узкополосной фильтрации.

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

то с выхода приемной антенны 23 он поступает на первый вход сумматора 53, выделяется узкополосным фильтром 51, настроенным на первую промежуточную частоту Wпp₁, и инвертируется по фазе на 180° в фазоинверторе 52

Напряжения Uпp(t) и U’пp(t), поступающие на два входа сумматора 53, на его выход компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на частоте Wпp₁, подавляется фильтром-пробкой, состоящим из узкополосного фильтра 51, фазоинвертора 52 и сумматора 53 и реализующим фазокомпенсационный метод.

Если два мощных ложных сигнала (помехи) на частотах W₁ и W₂ или несколько мощных сигналов (помех) появляются одновременно в полосе частот ΔWп₁ “слева” от полосы пропускания ΔWп 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 ΔWп₁ и образующие интермодуляционные помехи, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 54, фазоинвертора 55 и сумматора 56 и реализующим фазокомпенсационный метод.

Если два мощных ложных сигнала (помехи) на частотах W₁ и W₂ или несколько мощных сигналов (помех) появляются одновременно в полосе частот ΔWп₂ “справа” от полосы пропускания ΔWп 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 ΔWп₂ и образующие интермодуляционные помехи, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 57, фазоинвертора 58 и сумматора 59 и реализующим фазокомпенсационный метод.

Бортовая аппаратура, устанавливаемая на борту вертолета, инвариантна к нестабильности несущей частоты ΔWг₂ принимаемых радиосигналов, так как пеленгация источника излучения сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте второго гетеродина 39.

Бортовая аппаратура также инвариантна к виду модуляции принимаемых сигналов, если сигналы бедствия будут иметь модуляцию (манипуляцию) одного из параметров.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение избирательности и помехоустойчивости бортового приемо-пеленгатора. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам на частотах Wз, Wк₁ и Wк₂ соответственно, а также на интермодуляционных частотах, с помощью фазокомпенсационного метода и метода узкополосной фильтрации.

Кроме того, предлагаемая система обеспечивает измерение дальности до человека, терпящего бедствие на воде, и следовательно, определяет его местоположение. Тем самым функциональные возможности системы расширены.

Формула изобретения

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 приемной антенны, последовательно включенных первого гетеродина, первого смесителя и первого усилителя первой промежуточной частоты, и последовательно включенных второго гетеродина, четвертого смесителя, 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, 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 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличающаяся тем, что она снабжена четвертым и пятым узкополосными фильтрами, двумя полосовыми фильтрами, тремя фазоинверторами, четырьмя сумматорами, двумя фазовращателями на 90°, пятым смесителем, четвертым усилителем первой промежуточной частоты, четвертым перемножителем, вторым амплитудным детектором, ключом, измерителем частоты и арифметическим блоком, причем к выходу приемной антенны измерительного канала последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй полосовой фильтр, третий фазоинвертор и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к второму входу первого смесителя, к второму выходу первого гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на 90°, пятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90°, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя первой промежуточной частоты, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, пятый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а выход подключен к второму входу четвертого смесителя, к выходу третьего узкополосного фильтра последовательно подключены измеритель частоты и арифметический блок, выход которого подключен к второму входу блока регистрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7