Спасательная система

Предлагаемая спасательная система относится к индивидуальным аварийным спасательным средствам защиты и может быть использована для эвакуации людей с высотных зданий и спасения водителей различных транспортных средств. Техническим результатом изобретения является повышение надежности своевременного обнаружения и определения местоположения человека, потерпевшего бедствие, путем использования радиоизлучателя и пункта контроля, размещенного на летательном аппарате. Спасательная система содержит радиопередатчик и пункт контроля, размещенный на летательном аппарате. Спасательная система также содержит газонепроницаемые оболочки, устройство заполнения их газом, полусферу, карман, эвакуируемого человека, выступ, взаимно перпендикулярные дуги безопасности, стабилизирующие парашюты, пиропатрон и выпускные клапаны. Радиопередатчик содержит передающую антенну, задающий генератор, удвоители фазы, узкополосные фильтры, фазовые манипуляторы, генератор модулирующего кода, сумматор и усилитель мощности. Пункт контроля содержит приемные антенны, усилители высокой частоты, гетеродины, смесители, усилители промежуточной частоты, перемножители, узкополосные фильтры, удвоители фазы, делитель фазы на четыре, корреляторы, делитель фазы на два, пороговые блоки, ключи, измеритель частоты, фазометры, фазовый детектор, вычислительный блок и блок регистрации. 9 ил.

 

Предлагаемая спасательная система относится к индивидуальным аварийным спасательным средствам защиты и может быть использована для эвакуации людей с высотных зданий и спасения водителей различных транспортных средств (самолетов, вертолетов, лодок, кораблей и т.п.).

Известны спасательные системы и устройства (авт. свид. СССР №№385.819, 431.063, 765.113, 988.655, 1.348.256, 1.565.840, 1.506.841, 1.588.636, 1.615.054, 1.643.325, 1.664.653; патенты РФ №№2.000.995, 2.038.259, 2.043.259, 2.051.838, 2.193.990, 2.130.874, 2.265.557, 2.240.950; патенты США №№3.405.887, 3.621.501, 3.623.681, 3.921.944, 4.889.511, 6.607.166; патенты Великобритании №№1.145.051, 2.228.458; Аварийный авиационный катапультируемый радиобуй «Вешка-Р» - М.: НИИТП, 1995 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемой является «Спасательная система» (патент РФ №2.265.557, В64D 25/14, 2004), которая и выбрана в качестве базовой.

Указанная система содержит высокопрочные газонепроницаемые оболочки, образующие в раскрытом состоянии первую и вторую части, каждая из которых имеет форму полусферы, и устройство для наполнения оболочек газом и выпуска из оболочек газа.

В первой части выполнен карман с выступом-подушкой, размещенный ниже центра тяжести спасательной системы с возможностью размещения человека в позе - голова и ноги прижаты к туловищу. Вторая часть имеет две взаимно перпендикулярные дуги безопасности, между которыми размещены стабилизирующие парашюты. Устройство для наполнения оболочек газом является пиропатроном.

Данная система обеспечивает стабилизацию полета, уменьшение габаритных размеров, снижение ударного воздействия при приземлении. Для эффективного обнаружения эвакуируемых с плавучих транспортных средств и летательных аппаратов спасательная система окрашивается в яркий цвет.

Однако обнаружить человека, потерпевшего бедствие и снабженного такой спасательной системой, в ночное время, в условиях плохой погоды и в светлое время на больших расстояниях затруднительно.

Технической задачей изобретения является повышение надежности своевременного обнаружения и определения местоположения человека, потерпевшего бедствие, путем использования радиоизлучателя и пункта контроля, размещенного на летательном аппарате.

Поставленная задача решается тем, что спасательная система, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, высокопрочные газонепроницаемые оболочки, образующие в раскрытом состоянии первую и вторую части, каждая из которых имеет форму полусферы, и устройства для наполнения оболочек газом и выпуска из оболочек газа, при этом в первой части выполнен карман с выступом-подушкой, размещенный ниже центра тяжести спасательной системы с возможностью размещения человека в позе - голова и ноги прижаты к туловищу, а вторая часть имеет по меньшей мере две взаимно перпендикулярные дуги безопасности, между которыми размещены стабилизирующие парашюты, устройство для наполнения оболочек газом является пиропатроном, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена миниатюрным радиопередатчиком с передающей антенной, размещенным в кармане, и пунктом контроля, размещенным на борту летательного аппарата, причем радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, первого удвоителя фазы, первого узкополосного фильтра, первого фазового манипулятора, второй вход которого соединен с первым выходом генератора модулирующего кода, сумматора, второй вход которого через второй фазовый манипулятор соединен с вторым выходом задающего генератора и генератора модулирующего кода, усилителя мощности и передающей антенны, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первого усилителя промежуточной частоты, первого коррелятора, первого порогового блока, первого ключа, первого фазометра и блока регистрации, последовательно включенных второй приемной антенны, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина и второго усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора, последовательно включенных третьей приемной антенны, третьего смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третьего усилителя промежуточной частоты, второго коррелятора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второго порогового блока, второго ключа и второго фазометра, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенных к второму выходу первого гетеродина первого перемножителя, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, и второго узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго фазометров, последовательно подключенных к выходу первого усилителя промежуточной частоты второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, и третьего узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенных к выходу первого усилителя промежуточной частоты третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, и четвертого узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, последовательно подключенных к выходу третьей приемной антенны, четвертого усилителя высокой частоты, второго удвоителя фазы, пятого узкополосного фильтра, делителя фазы на четыре, шестого узкополосного фильтра, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, четвертого усилителя промежуточной частоты, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом восьмого узкополосного фильтра, девятого узкополосного фильтра, третьего фазометра, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и вычислительного блока, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, последовательно подключенных к выходу третьего усилителя высокой частоты третьего удвоителя фазы, седьмого узкополосного фильтра, делителя фазы на два, восьмого узкополосного фильтра и измерителя частоты, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, четвертый вход блока регистрации через фазовый детектор соединен с выходами третьего усилителя высокой частоты и восьмого узкополосного фильтра, несущие частоты ω₁ и ω₂ радиопередатчика выбраны когерентными и кратными ω₂=2ω₁, частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω₁ ω₁-ω_Г1=ω_Г2-ω₁=ω_пр, приемные антенны размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого расположена первая приемная антенна, общая для азимутальной и угломестной плоскостей.

Общий вид эвакуируемого человека со спасательной системой изображен на фиг.1. Спасательная система в раскрытом состоянии (вид сбоку) изображена на фиг.2. Разрез А-А фиг.2 показан на фиг.3. Спасательная система в раскрытом состоянии (вид сверху) изображена на фиг.4. Структурная схема радиопередатчика изображена на фиг.5. Структурная схема пункта контроля представлена на фиг.6. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, изображена на фиг.7. Взаимное расположение приемных антенн показано на фиг.8. Геометрическая схема расположения летательного аппарата (ЛА) и человека (Ч) показана на фиг.9.

Спасательная система содержит высокопрочные газонепроницаемые оболочки 1 и устройство 2 заполнения их газом. Одна часть спасательной системы - полусфера 3, образована из высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1. Внутри полусферы 3 размещен карман 4 для размещения в нем эвакуируемого человека в позе «зародыша», т.е. голова и ноги прижаты к туловищу. Для более мягкого приземления и исключения травм в кармане 4 выполнен выступ 6, размещенный со стороны груди эвакуируемого человека 5, позволяющий исключить контактирование рук и ног, чтобы уберечь их от травм. Карман 4 размещен ниже физического центра тяжести спасательной системы. Другая часть спасательной системы - в виде двух взаимно перпендикулярных дуг безопасности 7, между которыми размещены стабилизирующие парашюты 8. Размещение кармана 4 с эвакуируемым человеком 5 ниже физического центра тяжести спасательной системы и наличие стабилизирующих парашютов позволяет исключить вращение спасательной системы и придать ей полет в одном направлении.

Устройством для наполнения оболочек газом может являться пиропатрон 9. Это позволит произвести заполнение высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1 за короткое время. Кроме того, при небольших габаритных размерах пиропатрона 9 он выделяет большое количество газа, что позволяет заполнять большие объемы, необходимые для наполнения высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1.

Радиопередатчик 1 выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора 13, первого удвоителя 14 фазы, первого узкополосного фильтра 15, первого фазового манипулятора 16, второй вход которого соединен с первым выходом генератора 17 модулирующего кода, сумматора 19, второй вход которого через второй фазовый манипулятор 18 соединен с вторыми выходами задающего генератора 13 и генератора 17 модулирующего кода, усилителя 20 мощности и передающей антенны 12.

Пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны 21, первого усилителя 24 высокой частоты, первого смесителя 30, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 28, первого усилителя 33 промежуточной частоты, первого коррелятора 42, первого порогового блока 48, первого ключа 54, первого фазометра 58 и блока 66 регистрации, последовательно включенных второй приемной антенны 22, второго усилителя 25 высокой частоты, второго смесителя 31, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 29 и второго усилителя 34 промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора 42, последовательно включенных третьей приемной антенны 23, третьего усилителя 26 высокой частоты, третьего смесителя 32, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 29, третьего усилителя 35 промежуточной частоты, второго коррелятора 43, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 33 промежуточной частоты, второго порогового блока 49, второго ключа 55 и второго фазометра 59, выход которого соединен с вторым входом блока 66 регистрации, последовательно подключенных к второму выходу первого гетеродина 28 первого перемножителя 36, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина 29, и второго узкополосного фильтра 37, выход которого соединен с вторыми входами первого 58 и второго 59 фазометров, последовательно подключенных к выходу первого усилителя 33 промежуточной частоты второго перемножителя 44, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 34 промежуточной частоты, и третьего узкополосного фильтра 50, выход которого соединен с вторым входом первого ключа 54, последовательно подключенных к выходу первого усилителя 33 промежуточной частоты третьего перемножителя 45, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя 35 промежуточной частоты, и четвертого узкополосного фильтра 51, выход которого соединен с вторым входом второго ключа 55, последовательно подключенных к выходу третьей приемной антенны 23 четвертого усилителя 27 высокой частоты, второго удвоителя 38 фазы, пятого узкополосного фильтра 40, делителя 46 фазы на четыре, шестого узкополосного фильтра 52, четвертого смесителя 56, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина 29, четвертого усилителя 60 промежуточной частоты, четвертого перемножителя 61, второй вход которого соединен с выходом восьмого узкополосного фильтра 53, девятого узкополосного фильтра 63, третьего фазометра 64, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 29, и вычислительного блока 65, выход которого соединен с третьим входом блока 66 регистрации, последовательно подключенных к выходу третьего усилителя 26 высокой частоты третьего удвоителя 39 фазы, седьмого узкополосного фильтра 41, делителя 47 фазы на два, восьмого узкополосного фильтра 53 и измерителя 57 частоты, выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока 65, четвертый вход блока 66 регистрации через фазовый детектор 62 соединен с выходом третьего усилителя 26 высокой частоты и восьмого узкополосного фильтра 53.

Несущие частоты ω₁ и ω₂ радиопередатчика 11 выбраны когерентными и кратными ω₂=2ω₁, частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов 28 и 29 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты ω_пр

ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω₁ (фиг.7)

ω₁-ω_Г1=ω_Г2-ω₁=ω_пр.

Приемные антенны 21, 22 и 23 размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого расположена первая приемная антенна 21, общая для азимутальной и угломестной плоскостей (фиг.8).

Пример работы спасательной системы в авиационной технике

На пилоте одета спасательная система. При аварии летательного аппарата пилот покидает его либо через катапультируемое кресло, либо сам, в зависимости от стандартно заложенного способа эвакуации. После этого автоматически (либо механически пилотом) включается механизм 2 заполнения спасательной системы газом и радиопередатчик 11, размещенный в кармане 4. После раскрытия спасательной системы путем надувания высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1 пилот грудью прижат к выступу в кармане 4 внутри полусферы 3 и размещен в позе - голова и ноги прижаты к туловищу, в надежно зафиксированном положении. В результате совокупная поверхность газонепроницаемых оболочек 1 совместно со стабилизирующими парашютами эффективно гасит скорость падения при диаметре полусферы 2,5 м. При приземлении или при приводнении ударное воздействие воспринимают высокопрочные газонепроницаемые оболочки 1, амортизируя это воздействие и защищая эвакуируемого от удара. После приземления пилот может выпустить газ из высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1 посредством выпускных клапанов 10.

При включении радиопередатчика 11 задающий генератор 13 формирует высокочастотное колебание

u₁(t)=U₁cos[ω₁t+ϕ₁), 0≤t≤T_c,

которое поступает на вход удвоителя 14 фазы. На выходе последнего образуется высокочастотное колебание

u₂(t)=U₂cos(ω₂t+ϕ₂), 0≤t≤T_с,

где

ω₂=2ω₁; ϕ₂=2ϕ₁,

которое выделяется узкополосным фильтром 15. В качестве удвоителя 14 фазы может использоваться перемножитель, на два входа которого подается одно и то же высокочастотное колебание u₁(t). Высокочастотное колебание u₂(t) поступает на первый вход фазового манипулятора 16, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с выхода генератора 17. Последний содержит все необходимые сведения о пилоте (страна, фамилия, имя, отчество, год рождения и т.д.).

На выходе фазового манипулятора 16 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн)

u₃(t)=U₁cos[ω₁t+ϕ_k(t)+ϕ₁], 0≤t≤T_c,

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

τ_Э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_с(Т_с=Nτ_э).

Высокочастотное колебание u₁(t) одновременно поступает на первый вход фазового манипулятора 18, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) с второго выхода генератора 17 модулирующего кода. На выходе фазового манипулятора 18 образуется сложный ФМн-сигнал

u₄(t)=U₂cos[ω₂t+ϕ_k(t)+ϕ₂], 0≤t≤T_c.

Сложные ФМн-сигналы u₃(t) и u₄(t) поступают на два входа сумматора 19, на выходе которого образуется суммарный ФМн-сигнал

u_с(t)=u₃(t)+u₄(t)=U₁cos[ω₁t+ϕ_k(t)+ϕ₁]+U₂cos[ω₂t+ϕ_k(t)+ϕ₂], 0≤t≤T_c,

который после усиления в усилителе 20 мощности излучается передающей антенной 12 в эфир.

Пункт контроля 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 21, 22 и 23, расположенные в виде геометрического прямого угла (фиг.8), улавливают сигнал бедствия, который поступает на входы усилителей 24...27 высокой частоты. Причем усилители 24, 25 и 26 высокой частоты настроены на частоту ω₁, а усилитель 27 высокой частоты настроен на частоту ω₂. На выходах усилителей 24...27 высокой частоты выделяются следующие сигналы соответственно:

u₅(t)=U₁cos[(ω₁t±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ₅],

u₆(t)=U₁cos[(ω₁t±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ₆],

u₇(t)=U₁cos[(ω₁t±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ₇],

u₈(t)=U₂cos[(ω₂t±Δω₂)t+ϕ_k(t)+ϕ₈], 0≤t≤T_c,

где ±Δω₁, ±Δω₂ - нестабильности несущих частот ω₁ и ω₂, обусловленные эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами;

ϕ₈=2(ϕ₇+Δϕ),

Δϕ - дополнительная разность фаз между колебаниями с частотами ω₁ и ω₂, обусловленная разной скоростью распространения в дисперсионной среде.

Сигналы u₅(t), u₆(t) и u₇(t) с выходов усилителей 24, 25 и 26 высокой частоты поступают на первые входы смесителей 30, 31 и 32 соответственно, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 28 и 29:

u_Г1(t)=U_Г1cos(ω_Г1t+ϕ_Г1),

u_Г2(t)=U_Г2cos(ω_Г2t+ϕ_Г2),

частоты которых разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ω_U2-ω_U1=2ω_пр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω₁

ω₁-ω_Г1=ω_U2-ω_с=ω_пр.

На выходах смесителей 30, 31 и 32 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 33, 34 и 35 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

u_пр1(t)=U_пр1cos[(ω_прt±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ_пр1],

u_пр2(t)=U_пр2cos[(ω_прt±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ_пр2],

u_пр3(t)=U_пр3cos[(ω_прt±Δω₁)t+ϕ_k(t)+ϕ_пр3], 0≤t≤T_c,

где

ω_пр=ω₁-ω_Г1=ω_Г2-ω₁ - промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр1=ϕ₅-ϕ_Г1; ϕ_пр2=ϕ_Г2-ϕ₆; ϕ_пр3=ϕ_Г2-ϕ₇.

Напряжения u_Г1(t) и u_Г2(t) со вторых выходов гетеродинов 28 и 29 подаются на два входа перемножителя 36, на выходе которого образуется напряжение:

u_Г(t)=U_гcos[(ω_Г2t-ω_Г1)t+ϕ_Г]=U_Гcos(2ω_прt+ϕ_Г),

где

ϕ_Г=ϕ_Г2-ϕ_Г1,

которое выделяется узкополосным фильтром 37.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t), u_пр1(t) и u_пр3(t) с выходов усилителей 33, 34 и 35 промежуточной частоты подаются на входы перемножителей 44 и 45, на выходах которых образуются напряжения:

u₉(t)=U₉cos(2ω_пр1t+ϕ_Г+Δϕ₁),

u₁₀(t)=U₉cos(2ω_пр1t+ϕ_Г+Δϕ₂),

где

d₁ и d₂ - измерительные базы;

λ₁ - длина волны;

α, β - угловые координаты (азимут и угол места) источника излучения сигнала бедствия;

которые выделяются узкополосными фильтрами 50 и 51.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t), u_пр1(t) и u_пр3(t) одновременно поступают на два входа корреляторов 42 и 43 соответственно, на выходах которых образуются напряжения, пропорциональные корреляционным функциям R₁(τ) и R₂(τ). Указанные напряжения поступают на входы пороговых блоков 48 и 49, где сравниваются с пороговым напряжением U_пор и достигают максимального значения только при истинных значениях угловых координат α_и и β_и. И только при этих значениях в пороговых блоках 48 и 49 формируются постоянные напряжения, которые поступают на управляющие входы ключей 54 и 55, открывая их. В исходном состоянии ключи 54 и 55 всегда закрыты.

При этом напряжения u₉(t) и u₁₀(t) с выходов узкополосных фильтров 50 и 51 через открытые ключи 54 и 55 поступают на первые входы фазометров 58 и 59, на вторые входы которых подается напряжение u_Г(t) с выхода узкополосного фильтра 37. Фазометры 58 и 59 измеряют фазовые сдвиги Δϕ₁ и Δϕ₂, которые фиксируются блоком 66 регистрации.

Напряжение u₈(t) с выхода усилителя 27 высокой частоты поступает на вход удвоителя 38 фазы, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

u₁₁(t)=U₁₁cos[2(ω₂±Δω₂)t+2ϕ₈], 0≤t≤T_c,

где

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует. Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 40 и поступает на вход делителя 46 фазы на четыре, на выходе которого образуется напряжение

u₁₂(t)=U₁₂cos[(ω₁±Δω₁)t+ϕ₇+Δϕ],

которое выделяется узкополосным фильтром 52 и поступает на первый вход смесителя 56, на второй вход которого подается напряжение u_Г2(t) гетеродина 29. На выходе смесителя 56 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 60 выделяется напряжение промежуточной частоты

u_пр4(t)=U_пр4cos[(ω_пр±Δω₁)t+ϕ_пр4-Δϕ], 0≤t≤T_c,

где

ω_пр=ω_Г2-ω₁ - промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр4=ϕ_Г2-ϕ₇;

которое поступает на первый вход перемножителя 61.

Напряжение u₇(t) с выхода усилителя 26 высокой частоты одновременно поступает на вход удвоителя 39 фазы, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

u₁₃(t)=U₁₃cos[2(ω₁±Δω₁)t+2ϕ₇], 0≤t≤T_c,

где

в котором фазовая манипуляция уже отсутствует. Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 41 и поступает на вход делителя 47 фазы на два, на выходе которого образуется напряжение

u₁₄(t)=U₁₄cos[(ω₁±Δω₁)t+ϕ₇], 0≤t≤T_c,

которое выделяется узкополосным фильтром 53 и поступает на вход измерителя 57 частоты, на второй перемножитель и на опорный вход фазового детектора 62 в качестве опорного напряжения, на выходе перемножителя 61 образуется напряжение

u₁₅(t)=U₁₅cos(ω_Г2 t+ϕ_Г2-Δϕ), 0≤t≤T_c,

где

которое выделяется узкополосным фильтром 63 и поступает на первый вход фазометра 64, на второй вход которого подается напряжение u_Г2(t) гетеродина 29. Фазометр 64 измеряет разность фаз Δϕ в точке приема между колебаниями с частотами ω₁ и ω₂=2ω₁, которая поступает на первый вход вычислительного блока 65, на второй вход которого подается измеренное значение частоты ω₂ с выхода измерителя 57 частоты. Дополнительная разность фаз между колебаниями с частотами ω₁ и ω₂, обусловленная разной скоростью распространения волн в дисперсионной среде, равна

где R - расстояние от радиопередатчика до пункта контроля;

V₁ - фазовая скорость распространения колебаний частоты ω₁;

V₂ - фазовая скорость распространения колебаний частоты ω₂.

В вычислительном блоке 65 определяется искомое расстояние

которое фиксируется блоком 66 регистрации.

Напряжение u₇(t) с выхода усилителя 26 высокой частоты одновременно поступает на информационный вход фазового детектора 62, на опорный вход которого подается гармоническое напряжение u₁₄(t) с выхода узкополосного фильтра 53.

В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 62 образуется низкочастотное напряжение

u_Н(t)=U_Нcosϕ_k(t),

где

пропорциональное модулирующему коду M(t), которое фиксируется блоком 66 регистрации.

При эвакуации с плавучих транспортных средств спасательная система обладает высокой плавучестью и будет надежно защищать эвакуируемого человека от переохлаждения в результате длительного пребывания в воде, от шторма и акул до тех пор, пока он не будет обнаружен и запеленгован пунктом контроля с борта летательного аппарата и поднят на борт спасательного судна.

Пример работы спасательной системы для эвакуации человека с высотного здания

На эвакуируемого человека 5 размещают спасательную систему. Эвакуируемый человек 5 подходит к оконному проему и включает механизм заполнения газом 2 высокопрочных газонепроницаемых оболочек, радиопередатчик 11 с передающей антенной 12 и спрыгивает вниз с оконного проема. Причем если по каким-либо причинам эвакуируемый человек 5 не смог спрыгнуть вниз, при раскрытии спасательной системы возникает динамическое усилие, которое приведет к выбросу его из оконного проема. После раскрытия спасательной системы путем надувания высокопрочных газонепроницаемых оболочек 1 эвакуируемый человек 5 грудью прижат к выступу 6 кармана 4 внутри полусферы 3 и размещен в позе - голова и ноги прижаты к туловищу, в надежно зафиксированном положении. Спасательная система приземляется без вращения в одном положении, с размещением полусферы 3 только в нижнем положении. При приземлении спасательная система скачет до остановки, а за счет амортизирующих свойств удары о посторонние предметы не приводят к травмам эвакуируемого человека 5.

При этом по сигналам бедствия пункт контроля, размещенный на летательном аппарате, обнаруживает место происшествия и сообщает тревожную информацию по каналам радиосвязи в службы скорой медицинской помощи, пожарной охраны и по чрезвычайным ситуациям для принятия соответствующих мер по оказанию помощи пострадавшим.

Таким образом, предлагаемая спасательная система по сравнению с базовой системой не только имеет широкие функциональные возможности, так как может применяться для эвакуации во многих областях и обеспечивает надежную безопасность эвакуируемых и небольшие габаритные размеры, но и позволяет повысить надежность своевременного обнаружения и определения местоположения человека, потерпевшего бедствие. Это достигается за счет использования радиоизлучателя и пункта контроля, размещенного на летательном аппарате (самолете, вертолете, космическом аппарата и т.п.).

Радиоизлучение является всепогодным и обеспечивает передачу сигнала бедствия на большие расстояния. При этом сигнал бедствия (SOS) излучается периодически с определенным периодом Т_п и длительностью Т_с на двух частотах ω₁ и ω₂, которые отводятся именно для передачи сигнала бедствия и не занимаются для передачи другой информации. Сигнал бедствия представляет собой сложный сигнал с фазовой манипуляцией, в котором сосредоточена основная информация о происшедшем бедствии (страна, фамилия, имя, отчество, год рождения и т.п.).

Сложные сигналы с фазовой манипуляцией открывают новые возможности в технике передачи тревожных сообщений. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.

С точки зрения обнаружения сложных сигналов ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМн-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется длительностью Т_с сигнала (Δf₂=1/Т_с), тогда как ширина спектра Δf_с сложного ФМн-сигнала определяется длительностью τ_Э его элементарных посылок (Δf_с=1/τ_Э), т.е. ширина спектра второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра сложного ФМн-сигнала (Δf_c/Δf₂=N).

Следовательно, при умножении фазы ФМн-сигнала на два и четыре его спектр «сворачивается» в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить и отселектировать ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.

Внутренняя структура сложных ФМн-сигналов определяется за счет их синхронного детектирования. При этом опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования, выделяется непосредственно из принимаемого ФМн-сигнала путем свертки его спектра. За счет свертки спектра сложного ФМн-сигнала он преобразуется в узкополосное гармоническое напряжение, что дает возможность выделить его с помощью узкополосного фильтра, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, т.е. повысить реальную чувствительность фазового пеленгатора - приемника при сравнительно низком отношении сигнал/шум.

Фазовый пеленгатор-приемник инвариантен к виду модуляции (манипуляции) и нестабильности несущей частоты используемых сложных сигналов, так как пеленгация источника излучения сигнала бедствия осуществляется на стабильной частоте, равной разности частот ω_Г2-ω_Г1 гетеродинов.

Вследствие разной скорости распространения колебаний с частотами ω₁ и ω₂ между ними появляется дополнительный фазовый сдвиг Δϕϕ, который обеспечивает определение расстояния R до источника излучения сигнала бедствия.

Спасательная система, содержащая высокопрочные газонепроницаемые оболочки, образующие в раскрытом состоянии первую и вторую части, каждая из которых имеет форму полусферы, и устройства для наполнения оболочек газом и выпуска из оболочек газа, при этом в первой части выполнен карман с выступом-подушкой, размещенный ниже центра тяжести спасательной системы с возможностью размещения человека в позе - голова и ноги прижаты к туловищу, а вторая часть имеет по меньшей мере две взаимно перпендикулярные дуги безопасности, между которыми размещены стабилизирующие парашюты, устройство для наполнения оболочек газом является пиропатроном, отличающаяся тем, что она снабжена миниатюрным радиопередатчиком с передающей антенной, размещенным в кармане, и пунктом контроля, размещенным на борту летательного аппарата, причем радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных задающего генератора, первого удвоителя фазы, первого узкополосного фильтра, первого фазового манипулятора, второй вход которого соединен с первым выходом генератора модулирующего кода, сумматора, второй вход которого через второй фазовый манипулятор соединен со вторыми выходами задающего генератора и генератора модулирующего кода, усилителя мощности и передающей антенны, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны, первого усилителя высокой частоты, первого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина, первого усилителя промежуточной частоты, первого коррелятора, первого порогового блока, первого ключа, первого фазометра и блока регистрации, последовательно включенных второй приемной антенны, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и второго усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом первого коррелятора, последовательно включенных третьей приемной антенны, третьего усилителя высокой частоты, третьего смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, третьего усилителя промежуточной частоты, второго коррелятора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второго порогового блока, второго ключа и второго фазометра, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, последовательно подключенных к второму выходу первого гетеродина первого перемножителя, второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина, и второго узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго фазометров, последовательно подключенных к выходу первого усилителя промежуточной частоты второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, и третьего узкополосного фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, последовательно подключенных к выходу первого усилителя промежуточной частоты третьего перемножителя, второй вход которого соединен с выходом третьего усилителя промежуточной частоты, и четвертого узкополосного фильтра, выход которого соединен со вторым входом второго ключа, последовательно подключенных к выходу третьей приемной антенны четвертого усилителя высокой частоты, второго удвоителя фазы, пятого узкополосного фильтра, делителя фазы на четыре, шестого узкополосного фильтра, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, четвертого усилителя промежуточной частоты, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом восьмого узкополосного фильтра, девятого узкополосного фильтра, третьего фазометра, второй вход которого соединен с первым выходом второго гетеродина, и вычислительного блока, выход которого соединен с третьим входом блока регистрации, последовательно подключенных к выходу третьего усилителя высокой частоты третьего удвоителя фазы, седьмого узкополосного фильтра, делителя фазы на два, восьмого узкополосного фильтра и измерителя частоты, выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока, четвертый вход блока регистрации через фазовый детектор соединен с выходами третьего усилителя высокой частоты и восьмого узкополосного фильтра, несущие частоты ω₁ и ω₂ радиопередатчика выбраны когерентными и кратными ω₂=2ω₁, частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты ω_Г2-ω_Г1=2ω_пр и выбраны симметричными относительно несущей частоты ω₁ ω₁-ω_Г1=ω_Г2-ω_Г1=ω_пр, приемные антенны размещены в виде геометрического прямого угла, в вершине которого расположена первая приемная антенна, общая для азимутальной и угломестной плоскостей.