СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА, ТЕРПЯЩЕГО БЕДСТВИЕ НА ВОДЕ
SYSTEM FOR DETECTING PERSON SUFFERING DISTRESS ON WATER

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.
г1
г2
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 и второго ω гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
с
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω сигнала бедствия, принимаемого по основному каналу
с
г1
г2
с
пр
ω-ω=ω-ω=ω,
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.
2
1
В положении, показанном на фиг.2, давление окружающей среды Р на мембрану 9 больше, чем атмосферное давление Р 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.
п
с
Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Т и длительностью Т 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.
г1
г2
Частоты ω и ω гетеродинов 29 и 30 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
с
и выбраны симметричными относительно частоты ω основного канала приема (фиг.4)
с
г1
г2
с
пр
ω-ω=ω-ω=ω
н1
Частота настройки ω усилителей 34, 35, 36 и 59 промежуточной частоты выбрана равной промежуточной частоте
н1
пр
ω=ω
н2
Частота настройки ω усилителей 60, 61 и 62 промежуточной частоты выбрана равной устроенному значению промежуточной частоты
н2
пр
ω=3ω
з1
з2
Устранение неоднозначности при одновременном приеме по зеркальным каналам на частотах ω и ω достигается корреляционной обработкой канальных напряжений.
Если принимаемые сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн):
1
с
с
k
1
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
2
c
с
k
2
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω))t+φ(t)+φ],
3
c
c
k
3
C
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
c
c
1
3
C
где υ, ω, φ-φ, T - амплитуда, несущая частота, начальные фазы и длительность сигналов бедствия;
±Δω - нестабильность несущей частоты, обусловленная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;
k
k
Э
Э
Э
φ(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем φ(t)=const при k*τ<t<(κ+1)*τ и может изменяться скачком при t=k*τ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,…, N-1);
Э
С
С
Э
τ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т (Т=N*τ),
с
поступают по основному каналу на частоте ω (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:
Г1
г1
г1
г1
U(t)=υ*Cos(ωt+φ),
Г2
г2
г2
г2
U(t)=υ*Cos(ωt+φ),
частоты которых разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты
г2
г1
пр
ω-ω=2ω
с
и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω
с
г1
г2
с
пр
ω-ω=ω-ω=ω
На выходах смесителей 31, 32 и 33 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 31, 32, 33 и 59 выделяются напряжения только промежуточной (разностной) частоты:
ПР1
пр1
пр
k
пр1
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР2
пр2
пр
k
пр2
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР3
пр2
пр
k
пр3
C
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
пр1
с
г1
где υ=1/2υ*υ;
пр2
с
г2
υ=1/2υ*υ;
пр
с
г1
г2
с
ω=ω-ω=ω-ω - промежуточная (разностная) частота;
пр1
1
г1
φ=φ-φ;
пр2
г2
2
φ=φ-φ;
пр3
г2
3
φ=φ-φ.
ПР3
Напряжение U(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.
Г1
Г2
Напряжения U(t) и U(t) со вторых выходов гетеродинов 29 и 30 подаются на два входа перемножителя 37, на выходе которого образуется напряжение
Г
г
г2
г1
г
г
пр
г
U(t)=υ*Cos[(ω-ω)t+φ]=υ*Cos(ωt+φ),
г
г1
г2
где υ=1/2υ*υ;
г
г2
г1
φ=φ-φ,
которое выделяется узкополосным фильтром 38.
ПР1
ПР2
ПР1
ПР3
Напряжения U(t) и U(t), U(t) и U(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:
4
4
г2
г1
г
1
U(t)=υ*Cos[(ω-ω)t+φ+Δφ],
5
4
г2
г1
г
2
U(t)=υ*Cos[(ω-ω)t+φ+Δφ],
4
пр1
пр2
где υ=1/2υ*υ;
г2
г1
пр
ω-ω=2ω;
1
2
1
1
1
1
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosα;
2
3
1
2
1
1
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosβ;
1
2
d, d - измерительные базы (фиг.5);
1
λ - длина волны;
1
1
α, β - истинные угловые координаты (азимут и угол места) источника излучения сигналов, которые выделяются узкополосными фильтрами 41 и 42 соответственно.
ПР1
ПР2
ПР1
ПР3
1
2
пор1
Напряжения U(t) и U(t), U(t) и U(t) одновременно поступают на два входа блоков 43 и 44 корреляторов соответственно, на первых выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R(τ) и R(τ). Указанные напряжения поступают на входы пороговых блоков 45 и 46, где сравниваются с пороговым напряжением υ.
ПР1
ПР2
ПР1
ПР3
с
пор1
Так как канальные напряжения U(t) и U(t), U(t) и U(t) образуются одним и тем же ФМн-сигналом, принимаемым по основному каналу на несущей частоте ω, то между ними существует сильная корреляционная связь. Выходные напряжения достигают максимального значения и превышают пороговый уровень υ в пороговых блоков 45 и 46.
пор1
При превышении порогового напряжения υ в пороговых блоках 45 и 46 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 47 и 48, открывая их.
3
4
На вторых выходах блоков 43 и 44 корреляторов формируются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R(τ) и R(τ).
1
1
Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α и β 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.
4
5
Г
При этом напряжения U(t) и U(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(t) с выхода узкополосного фильтра 38.
1
2
Фазометры 53 и 54 измеряют фазовые сдвиги Δφ и Δφ, которые регистрируются блоком 55 регистрации.
с
г1
г2
Для обеспечения симметричности несущей частоты ωотносительно частот ω и ω 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
6
6
пр
пр1
U(t)=υ*Cos[2(ω±Δω)t+2φ],
6
пр1
2
где υ=1/2υ .
k
6
Г
с
г1
г2
г1
г2
с
г1
г2
Так как 2φ(t)={0, 2π}, то в указанном колебании фазовая манипуляция уже отсутствует. Гармоническое колебание U(t) выделяется узкополосным фильтром 57 и поступает на первый вход фазового детектора 58, на второй вход которого поступает напряжение U(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 принимаемого ФМн-сигнала относительно частот ω и ω гетеродинов 29 и 30. Управляющее напряжение воздействует на управляющие входы гетеродинов 29 и 30, изменяя их частоты ω и ω так, чтобы сохранилась симметричность несущей частоты ω относительно частот ω и ω гетеродинов 29 и 30
с
г1
г2
с
пр
ω-ω=ω-ω=ω
1
1
Зная высоту h полета летательного аппарата и измерив угловые координаты α и β, можно точно и однозначно определить координаты источника излучения сигнала бедствия (человека, терпящего бедствие на воде) (фиг.6).
с
Описанная выше работа системы соответствует случаю приема полезного ФМн-сигнала по основному каналу на частоте ω (фиг.4).
з1
Если ФМн-сигналы принимаются по первому зеркальному каналу на частоте ω
7
з1
з1
k1
4
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
8
з1
з1
k1
5
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω))t+φ(t)+φ],
9
з1
з1
k1
6
з1
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
то преобразованные по частоте сигналы:
ПР4
пр4
пр
k1
пр4
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР5
пр5
пр
k1
пр5
U(t)=υ*Cos[(3ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР6
пр5
пр
k1
пр6
з
U(t)=υ*Cos[(3ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤T,
пр4
з1
г1
где υ=1/2υ*υ;
пр5
з1
г2
υ=1/2υ*υ;
пр
г1
з1
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр
г2
з1
3ω=ω-ω;
пр4
г1
4
пр5
г5
5
пр6
г2
6
φ=φ-φ; φ=φ-φ; φ=φ-φ,
ПР5
ПР6
ПР4
ПР5
ПР6
попадают в полосы пропускания усилителей 59, 61 и 62 промежуточной частоты. Напряжения U(t) и U(t) детектируются амплитудными детекторами 66 и 67 и поступают на управляющие входы ключей 68 и 69, открывая их. При этом напряжение U(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(t) и U(t) с выходов усилителей 61 и 62 промежуточной частоты.
На выходах перемножителей 76 и 77 образуются следующие напряжения:
10
10
пр
г
3
U(t)=υ*Cos[(2ωt+φ+Δφ],
11
10
пр
г
4
U(t)=υ*Cos[(2ωt+φ+Δφ],
10
пр4
пр5
где υ=1/2υ*υ;
3
5
4
1
2
2
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosα;
4
6
4
2
2
2
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosβ,
которые выделяются узкополосными фильтрами 78 и 79 соответственно.
ПР4
ПР5
ПР4
ПР6
5
6
Напряжения U(t) и U(t), U(t) и U(t) одновременно поступают на два входа корреляторов 72 и 74 соответственно, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R(τ) и R(τ).
2
2
Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α и β. И только при этих значениях в пороговых блоках 73 и 75 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы 80 и 81, открывая.
10
11
Г
3
4
При этом напряжения U(t) и U(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(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Фазометры 82 и 83 измеряют фазовые сдвиги Δφ и Δφ, которые фиксируются блоком 55 регистрации.
з2
Если ФМн-снгналы принимаются по второму зеркальному каналу на частоте ω
12
з2
з2
k2
7
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
13
з2
з2
k2
8
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω))t+φ(t)+φ],
14
з2
з2
k2
9
з2
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
то преобразованные по частоте сигналы:
ПР7
пр7
пр
k2
пр7
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР8
пр7
пр
k2
пр8
U(t)=υ*Cos[(ω±Δω)t+φ(t)+φ],
ПР9
пр8
пр
k2
пр9
з2
U(t)=υ*Cos[(3ω±Δω)t+φ(t)+φ], 0≤t≤Т,
пр7
з2
г2
где υ=1/2υ*υ;
пр8
з2
г1
υ=1/2υ*υ;
пр
з2
г2
ω=ω-ω - промежуточная частота;
пр
з2
г1
3ω=ω-ω;
пр7
г
г2
пр8
8
г2
пр9
9
г1
φ=φ-φ; φ=φ-φ; φ=φ-φ,
ПР9
ПР7
ПР8
ПР9
попадают в полосы пропускания усилителей 35, 36 и 60 промежуточной частоты. Напряжение U(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(t) и U(t) с выходов усилителей 35 и 36 промежуточной частоты поступают на первые входы перемножителей 88 и 89, на вторые входы которых подается напряжение U(t) с выхода усилителя 60 промежуточной частоты.
На выходах перемножителей 88 и 89 образуются следующие напряжения:
15
15
пр
г
5
U(t)=υ*Cos(2ωt+φ+Δφ),
16
15
пр
г
6
U(t)=υ*Cos(2ωt+φ+Δφ),
15
пр7
пр8
где υ=1/2υ*υ;
5
8
7
1
3
3
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosα;
6
9
7
2
3
3
Δφ=φ-φ=2π*d/λ*Cosβ,
которые выделяются узкополосными фильтрами 90 и 91 соответственно.
ПР7
ПР9
ПР8
ПР9
7
8
3
3
Напряжения U(t) и U(t), U(t) и U(t) одновременно поступают на два входа корреляторов 86 и 84 соответственно, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R(τ) и R(τ). Указанные напряжения достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α и β. 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.
15
16
Г
5
6
При этом напряжения U(t) и U(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(t) с выхода узкополосного фильтра 38. Фазометры 94 и 95 измеряют фазовые сдвиги Δφ и Δφ, которые фиксируются блоком 55 регистрации.
з1
з2
ПР4
ПР7
ПР8
с
Если ФМн-сигналы одновременно принимаются по зеркальным каналам на частотах ω и ω, то канальные напряжения U(t), U(t) и U(t) поступают на два входа блоков 43 и 44 корреляторов. Аналогичная ситуация возникает и при приеме ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω, т.е. может возникнуть неоднозначность.
з1
з2
пор2
з1
з2
Однако указанные напряжения образованы различными сигналами, принимаемыми на разных частотах ω и ω, поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходные напряжения блоков 43 и 44 корреляторов не превышают порогового уровня υ 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 и ω.
с
з1
з2
Если ФМн-сигналы одновременно принимаются по основному каналу на частоте ω, по первому зеркальному каналу на частоте ω и по второму зеркальному каналу на частоте ω, 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.
пр
Следует отметить, что преобразование по частоте на зеркальных каналах приема происходит с тем же коэффициентом преобразования K, что и по основному каналу. Поэтому зеркальные каналы являются наиболее существенными среди других дополнительных каналов приема.