Вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано для поиска, обнаружения и определения местоположения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу. Достигаемый технический результат - повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу, путем использования двух дополнительных пеленгаторных каналов и "черного ящика" с сигнализацией. Указанный результат достигается за счет того, что вертолетный радиотехнический комплекс содержит бортовую аппаратуру и "черный ящик" с сигнализацией, при этом бортовая аппаратура содержит антенное устройство, приемник, пеленгаторное устройство, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, телеметрическое устройство, приемные устройства, блок перестройки, гетеродины, смесители, усилители первой промежуточной частоты, двигатель, опорный генератор, обнаружитель, линии задержки, усилитель второй промежуточной частоты, перемножители, узкополосные фильтры, линии задержки, фазовые детекторы, фильтры нижних частот, фазовращатели на 90°, квадраторы, сумматор, пороговый блок, фазометры, причем "черный ящик" содержит приемник GPS-сигналов, приемопередающую антенну, дуплексер, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, демодулятор, перемножители, узкополосный фильтр, фильтр нижних частот, вычислительный блок, формирователь модулирующего кода, линию задержки, генератор псевдослучайной последовательности, сумматор, фазовый манипулятор и усилитель 65 мощности. Перечисленные средства определенным образом выполнены и соединены между собой. 4 ил.

 

Предлагаемый вертолетный радиотехнический комплекс относится к области авиации и может быть использован для поиска, обнаружения и определения местоположения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу.

Во время катастрофы вместе с самолетом падает на землю и "черный ящик" и при ударе о землю у него выходят из строя составные части, которые затем с большим трудом восстанавливаются. А если катастрофа самолета произошла над морем, тогда "черный ящик" вместе с самолетом падает в море, который без соответствующей сигнализации в нем невозможно отыскать в глубинах моря.

Такое произошло при крушении самолета А-330 над морем. Поиск "черного ящика" осуществлялся на ощупь, так как он не издавал никаких сигналов для поиска. И по этой причине поиск не увенчался успехом.

Аналогичная негативная ситуация возникает и при катастрофе самолета в горах и в труднодоступных местах.

Известны вертолетные радиотехнические комплексы (патент РФ №№2.150.178, 2.275.746, 2.321.177, 2.419.991, 2.465.733; патенты США №№3.806.926, 3.891.989, 3.896.439, 4.328.496, 5.841.872, 7.318.368; патент Великобритании №2.180.728; патенты Германии №№2.538.014, 3.346.155; патент Франции №2.447.041 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близкой к предлагаемому является "Станция радиотехнического контроля" (патент РФ №2.465.733, Н04K 3/00, 2011), которая и выбрана в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу, путем использования двух дополнительных пеленгаторных каналов и "черного ящика" с сигнализацией.

Поставленная задача решается тем, что вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство соединен с выходом антенного устройства, и телеметрическое устройство, выход которого является выходом комплекса, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого соединен с его выходом через первую линию задержки, ключа, второй вход которого соединен с выходом первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, который выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя первой промежуточной частоты третьей линии задержки, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, первого фильтра нижних частот, первого квадратора, сумматора и порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, а выход подключен к управляющему входу блока перестройки и к первому входу ключа, последовательно подключенных к выходу усилителя первой промежуточной частоты первого фазовращателя на 90°, пятого перемножителя, второй вход которого через второй фазовращатель на 90° соединен с выходом третьей линии задержки, второго фильтра нижних частот и второго квадратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, 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 вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны, приемная антенна приемника размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах первой и второй лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен двумя дополнительными пеленгаторными каналами и "черным ящиком" с сигнализацией, причем каждый из дополнительных пеленгаторных каналов состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу пятого узкополосного фильтра последовательно подключены четвертая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы третьего и четвертого фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, приемные антенны дополнительных пеленгаторных каналов размещены на концах третьей и четвертой лопастях несущего винта, "черный ящик" с сигнализацией, который в случае катастрофы самолета выбрасывается с парашютом из отсека и приземляется или приводняется на морской поверхности, излучая при этом электромагнитные волны и звуковые сигналы, помещен в отсеке хвостовой части самолета и выбрасывается автоматически, при этом во время раскрытия парашюта открывается кран и через патрубки воздухопровода из камеры сжатый воздух поступает в резиновую камеру, которая надувается и превращается в амортизатор-подушку, излучаемые "черным ящиком" электромагнитные волны и звуковые сигналы также излучаются на глубине, "черный ящик" содержит последовательно включенные дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фильтр нижних частот, вычислительный блок, блок формирования модулирующего кода, линии задержки, сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, и усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера.

Геометрическая схема расположения приемных антенн на вертолете изображена на фиг. 1. Структурная схема "черного ящика" с сигнализацией представлена на фиг. 2. Временные диаграммы, поясняющие работу "черного ящика", с сигнализацией, изображены на фиг. 3. Структурная схема бортовой аппаратуры вертолета представлена на фиг. 4.

"Черный ящик" с сигнализацией 47 содержит последовательно включенные дуплексер 50, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 49, смеситель 52, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 51, усилитель 53 промежуточной частоты, второй перемножитель 56, второй вход которого соединен с выходом фильтра 58 нижних частот, узкополосный фильтр 52, первый перемножитель 55, второй вход которого соединен с выходом усилителя 53 промежуточной частоты, фильтр 58 нижних частот, вычислительный блок 59, блок 60 формирования модулирующего кода, линия 61 задержки, сумматор 63, второй вход которого соединен с выходом генератора 62 псевдослучайной последовательности (ПСП), фазовый манипулятор 64, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 57, и усилитель 65 мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера 56.

Перемножители 55 и 56, узкополосный фильтр 52 и фильтр 58 нижних частот образуют демодулятор 54 ФМН сигналов.

Смеситель 52, гетеродин 51, усилитель 53 промежуточной частоты и демодулятор 54 ФМН сигналов образуют приемник 48 GPS-сигналов.

Бортовая аппаратура вертолета содержит последовательно включенные антенное устройство 1, приемник 2, анализатор 4 параметров принимаемого сигнала, устройство 5 запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство 3 соединен с выходом антенного устройства 1, и телеметрическое устройство 6, выход которого является выходом комплекса.

Приемник 2 содержит последовательно включенные приемную антенну 7, первый смеситель 12, второй вход которого через первый гетеродин 11 соединен с выходом блока 10 перестройки, усилитель 17 промежуточной частоты, обнаружитель 20, второй вход которого через первую линию 21 задержки соединен с его выходом, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 промежуточной частоты, второй смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 23, и усилитель 25 второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника 2 и подключен к входу анализатора 4 параметров принимаемого сигнала.

При этом обнаружитель 20 выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя 17 первой промежуточной частоты третьей линии задержки 37, четвертого перемножителя 38, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 первой промежуточной частоты, первого фильтра 41 нижних частот, первого квадратора 43, сумматора 45 и порогового блока 46, второй вход которого соединен через первую линию задержки 21 с его выходом, а выход подключен к управляющему входу блока 10 перестройки и к первому входу ключа 22, последовательно подключенных к выходу усилителя 17 первой промежуточной частоты первого фазовращателя 36 на 90°, пятого перемножителя 40, второй вход которого через второй фазовращатель 36 на 90° соединен с выходом третьей линии задержки 37, второго фильтра 42 нижних частот и второго квадратора 44, выход которого соединен с вторым входом сумматора 45.

Пеленгаторное устройство 3 содержит четыре пеленгаторных канала, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну 8 (9, 66, 67), смеситель 13 (14, 68, 69), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 1, усилитель 18 (19, 70, 71) первой промежуточной частоты, перемножитель 26 (27, 72, 73), второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 28 (29, 74, 75). При этом к выходу первого узкополосного фильтра 28 последовательно подключены третий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, третий узкополосный фильтр 32 и первый фазометр 34, к выходу второго узкополосного фильтра 29 последовательно подключены вторая линия задержки 31, первый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, и второй фазометр 35. К выходу четвертого узкополосного фильтра 74 последовательно подключены шестой перемножитель 76, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного 75 фильтра, шестой узкополосный фильтр 78 и третий фазометр 80. К выходу пятого узкополосного фильтра 75 последовательно подключены четвертая линия задержки 77, второй фазовый детектор 79, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра 75, и четвертый фазометр 81. Вторые входы фазометров 34, 35, 80 и 81 соединены с выходом опорного генератора 16, а выходы подключены к устройству 5 запоминания и обработки полученной информации.

Антенное устройство 1 содержит пять приемных антенн 7-9, 66 и 67, приемная антенна 7 приемника 2 размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 8 и 9, 66 и 67 пеленгаторного устройства 3 размещены на концах лопастей несущего винта вертолета (фиг. 1). Двигатель 15 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 16.

Вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения "черного ящика" с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу, работает следующим образом.

При катастрофе самолета из его отсека, находящегося в хвостовой части, выбрасывается "черный ящик" с сигнализацией, с парашютом. Когда "черный ящик" достигает определенной высоты от земли или от поверхности моря, парашют автоматически раскрывается и включается приемник 47 GPS-сигналов, а также наполняется резиновая камера сжатым воздухом. Камера надувается и превращается в амортизатор-подушку при приземлении "черного ящика" на землю, а при приводнении его на море резиновая камера послужит как поплавок для "черного ящика" и будет удерживать его на плаву. Парашют и резиновая камера не показаны на чертежах.

Когда "черный ящик" выбрасывается из отсека самолета, то включается его электропитание и принимается сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН), излучаемый спутником системы GPS

U1(t)=V1cos[ω1t+ϕK1(t)+ϕ1], 0≤t≤T1,

где V1, ω1, ϕ1, T1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;

ϕK1(t) {0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг 3.а), причем ϕK1(t)=const при kτэ<t<(k+1)τ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T1 (T1=N⋅τэ, для системы GPS N=(023)), который с выхода антенны 49 через дуплексер 50 поступает на вход смесителя 52, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 51.

UГ (t)=VГ⋅cos(ωГt+ϕГ).

На выходе смесителя 52 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 53 выделяется напряжение промежуточной частоты (фиг. 3.б)

Uпр(t)=Vпр⋅cos[ωпрt+ϕК1(t)+ϕпр], 0≤t≤T1,

где ;

ωпр1Г - промежуточная (разностная) частота;

ϕпр1Г,

которое поступает на первые входы перемножителей 55 и 56. На второй вход первого перемножителя 55 подается опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 57 (фиг. 3.в)

U0(t)=V0⋅cos(ωпрt+ϕпр).

На выходе перемножителя 55 образуется напряжение

U2(t)=Vн⋅соsϕК1(t)+Vн⋅cos[2ωпрt+ϕК1(t)+2Uпр],

где ,

из которого фильтром 58 нижних частот выделяется низкочастотное напряжение (фиг. 3.г)

Uн(t)=Vн⋅cosϕК1(t), 0≤t≤T1,

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг. 3.а). Это напряжение поступает на вход вычислительного блока 59, где на основании информации от других спутников системы GPS определяются координаты (долгота и широта) "черного ящика", которые формируются в виде модулирующего кода M1(t) в формирователе 60 модулирующего кода.

Напряжение Uн(t) с выхода фильтра 58 нижних частот одновременно подается на второй вход второго перемножителя 56, на выходе которого образуется напряжение

U0(t)=V2⋅cos(ωпрt+ϕпр)+V2⋅cos[(ωпрt+2ϕК1(t)+ϕпр]=2V2⋅cos(ωпрt+ϕпр)=V0⋅cos(ωпрt+ϕпр),

где ; V0=2V2;

2Uк1(t)={0, 2π}.

Модулирующий код M1(t) поступает через линию задержки 61 на первый вход сумматора 63, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода генератора 62 псевдослучайной последовательности (ПСП). На выходе сумматора 63 образуется суммарный код (фиг. 3, д)

MΣ(t)=M1(t)+M2(t).

Причем время задержки τз линии 61 задержки выбирается равным длительности Т1 модулирующего кода M1(t) (τз1).

Модулирующий код M2(t) является идентификационным номером "черного ящика" и содержит всю необходимую информацию о самолете, потерпевшем катастрофу.

Суммарный модулирующий код MΣ(t) (фиг. 3.д) поступает на второй вход фазового манипулятора 64, на первый вход которого подается гармоническое колебание U0(t) (фиг. 3.е) с выхода узкополосного фильтра 57. На выходе фазового манипулятора 64 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (фиг. 3.е)

U2(t)=V2⋅[ω2(t)+ϕК2(t)+ ϕ2], 0≤t≤T2,

где ω2пр; ϕ2пр

ϕК2(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующем кодом MΣ(t) (фиг. 3.д).

Данный сигнал после усиления в усилителе 65 мощности через дуплексер 50 поступает в приемопередающую антенну 49, излучается ею в эфир, улавливается приемными антеннами 7-9, 66, 67 вертолета:

U3(t)=V3⋅cos[ω2±Δω)t+ϕК2(t)+ϕ3],

,

,

,

, 0≤t≤T2,

где - V3-V7 - амплитуды сигнала,

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

R - радиус окружности, на которой размещены антенны 8, 9, 66, 67;

λ - длина волны;

Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 8, 9, 66, 67 вокруг приемной антенны 7 (скорость вращения винта вертолета);

α, β - азимут и угол места "черного ящика" ЧЯ (фиг. 1).

Указанный сигнал поступает на первые входы смесителей 12-14, 68, 69, на вторые входы которых подается напряжение первого гетеродина 11 линейно-изменяющейся частоты

UГ1(t)=VГ1⋅cos(ωГ1(t)+πγt2Г1], 0≤t≤TП,

где - скорость изменения частоты гетеродина.

Следует отметить, что поиск ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком", в заданном диапазоне частот Д1 осуществляется с помощью блока 10 перестройки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону изменяет частоту ωГ1 первого гетеродина 11. В качестве блока 10 перестройки может использоваться генератор пилообразного напряжения.

Следует также отметить, что поиск ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком", осуществляется в районе предполагаемого места катастрофы самолета, куда и направляется вертолет.

На выходе смесителей 12-14, 68 и 69 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителями 17-19, 70 и 71 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:

Uпр1(t)=Vпр1⋅cos[(ωпр1±Δω)t+ϕК(t)-πγt2пр1],

,

,

,

, 0≤t≤T2,

где ;

;

;

;

;

ωпр12Г1 - первая промежуточная частота;

ϕпр13Г1;

напряжение Uпр1(t) можно представить в следующем виде:

Uпр1(t)=Vпр1⋅cos[(ωпр1±Δω)t+ϕК(t)-πγt2пр1]=Vпр1⋅MΣ(t)⋅cos[(ωпр1±Δω)t-πγt2пр1],

где MΣ(t) - суммарный модулирующий код, в соответствии с которым манипулируется фаза гармонического колебания.

Это напряжение поступает на вход обнаружителя 20, а именно на вход линии задержки 37, перемножителя 38 и фазовращателя 36 на 90°. На выходе последнего образуется напряжение

Uпр6(t)=Vпр1⋅M(t)⋅cos[(ωпр1±Δω)t-πγt2пр1+90°]=Vпр1⋅M(t)⋅sin[(ωпр1±Δω)t-πγt2пр1],

которое поступает на первый вход перемножителя 40.

На выходе линии задержки 37 образуется напряжение

Uпр7(t)=Vпр1⋅M(t-τ1)⋅cos[(ωпр1±Δω)(t-τ1)-πγ(t-τ)2пр1],

где τ1 - время задержки линии задержки 37.

Время задержки τ1 линии задержки 37 выбирается из следующих соображений:

τ17, (ωпр1±Δω)τ1=2πK, K=1, 2, 3,

где τ7 - длительность элементарных посылок (тактовый период).

Задержанное напряжение Uпр7(t) поступает на вход второго фазовращателя 39 на 90°, на выходе которого образуется напряжение

Uпр8(t)=Vпр1⋅M(t-τ1)⋅sin[(ωпр1±Δω)(t-τ1)-πγ(t-τ)2пр1].

Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 40. Результатом перемножения напряжений Uпр1(t) и Uпр7(t), Uпр6(t) и Uпр8(t) являются сложные колебания, из которых фильтрами 41 и 42 нижних частот выделяются следующие низкочастотные напряжения:

UH1(t)=VH⋅M(t)⋅M(t-τ1)⋅cos[(ωпр1±ω)τ1],

UH2(t)=VH⋅M(t)⋅M(t-τ1)⋅sin[(ωпр1±ω)τ1],

где .

Эти напряжения после квадраторов 43 и 44 приобретают следующий вид:

,

,

и поступают на два входа сумматора 45, на выходе которого образуется суммарное напряжение:

,

которое поступает на вход порогового блока 46, где осуществляется его сравнение с пороговым напряжением Vпор и в случае его превышения принимается решение об обнаружении ФМН сигнала.

При обнаружении ФМН сигнала "черного ящика" на выходе обнаружителя 20 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 10 перестройки, выключая его, на управляющий вход ключа 22, открывая его, и на вход линии задержки 21. Ключ 22 в исходном состоянии всегда закрыт.Время задержки х3 линии задержки 21 выбирается таким образом, чтобы можно было зафиксировать обнаруженный ФМН сигнал и проанализировать его параметры.

При выключении блока 10 перестройки усилителями 17-19, 70 и 71 выделяются следующие напряжения:

Uпр9(t)=Vпр1⋅cos[(ωпр1±Δω)t+ϕК(t)+ϕпр1],

,

,

,

, 0≤t≤T2.

Напряжение Uпр9(t) с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты через открытый ключ 22 поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 23 со стабильной частотой ωГ2

UГ2(t)=VГ2⋅cos(ωГ2t+ϕГ2).

На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилитель 25 выделяет напряжение второй промежуточной частоты

Uпр14(t)=Vпр14⋅cos[(ωпр2±Δω)t+ϕК(t)+ϕпр2],

где ;

ωпр2пр1Г2 - вторая промежуточная частота;

ϕпр2пр1Г2,

которое поступает на вход анализатора 4 параметров принимаемого ФМН сигнала, где определяются длительность τэ элементарных посылок, из которых составлен ФМН сигнал, их количество N (Tc=N⋅τэ) и закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом MΣ(t). Это позволяет оценить идентификационные данные самолета, потерпевшего катастрофу, и его местоположение.

Напряжение Uпр14(t) с выхода усилителя 25 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 26, 27, 72 и 73 пеленгаторных каналов, на первые входы которых поступают напряжения Uпр10(t), Uпр11(t), Uпр12(t) и Uпр13(t) с выходов усилителей 18, 19, 70 и 71, первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 26, 27, 72 и 73 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте ωГ2 второго гетеродина 23:

,

,

,

, 0≤t≤T2,

где ;

;

;

;

которые выделяются узкополосными фильтрами 28, 29, 74 и 75 с частотой настройки ωHГ2.

Знаки "+" и "-" перед величинами и соответствуют диаметрально противоположным расположениям антенн 8 и 9, 66 и 67 на концах лопастей несущего винта вертолета.

Следовательно, полезная информация об азимуте α и угле места β "черного ящика" переносится на стабильную частоту ωГ2 второго гетеродина 23. Поэтому нестабильность ±Δω несущей частоты, вызванная эффектом Доплера и другими дестабилизирующими факторами, и вид модуляции (манипуляции) принимаемого ФМН сигнала, излучаемого "черным ящиком", не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения "черного ящика".

Причем величина, входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой манипуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых антеннами 8 и 9, 66 и 67, относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 7.

Пеленгаторное устройство 3 тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер измерительной базы R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшаются значения угловых координат α и β, при которых разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета углов α и β.

Следовательно, при R/λ>1/2 наступает неоднозначность отсчета углов α и β. 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 частью не удается из-за конструктивных соображений.

Для повышения точности пеленгации "черного ящика" в горизонтальной (азимутальной) и вертикальной (углолинейной) плоскостях приемные антенны 8 и 9, 66 и 67 размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смещение сигналов от двух диаметрально противоположных антенн 8 и 9, 66 и 67, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, получаемую с помощью двух приемных антенн, вращающихся по кругу, радиус R1 которых в два раза больше (R1=2R).

Действительно, на выходе перемножителей 30 и 76 образуются гармонические напряжения:

U12(t)=V12⋅cos(Ω-α)t,

U13(t)=V13⋅cos(Ω-α)t,

где ;

;

с индексом фазовой модуляции

, R1=2R,

которые выделяются узкополосными фильтрами 32, 78 и поступают на первый вход фазометров 34 и 80, на второй вход которых подается напряжение опорного генератора 16

U0(t)=V0⋅cosΩt.

Фазометры 34 и 80 обеспечивают точное, но неоднозначное измерение азимута α и угла места β. Для устранения возникающих при этом неоднозначностей отсчета углов α и β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ. Это достигается использованием автокорреляторов, состоящих из линий задержки 31 и фазового детектора 33, из линии задержки 77 и фазового детектора 79, что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины

,

где d1<R

На выходе автокорреляторов образуются напряжения:

U14(t)=V12⋅cos(Ω-α)t,

U15(t)=V13⋅cos(Ω-α)t,

с индексом фазовой модуляции Δϕш2, которые поступают на первый вход фазометров 35 и 81 соответственно, на второй вход которых поступает напряжение U0(t) опорного генератора 16. Фазометры 35 и 81 обеспечивают грубое, но однозначное измерение азимута α и угла места β.

По измеренным значениям азимута α и угла места β, зная высоту h полета вертолета, легко определяется местоположение "черного ящика" самолета, потерпевшего катастрофу (фиг. 1).

Телеметрическое устройство 6 предназначено для передачи полученной информации в службу спасения, где принимаются определенные меры по изъятию "черного ящика".

По истечении времени τз постоянное напряжение с выхода линии задержки 21 поступает на управляющий вход обнаружителя 20 (порогового блока 46) и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 22 закрывается, а блок 10 телеметрии включается, т.е. они переводятся в свои исходные положения.

При обнаружении следующего "черного ящика" в районе катастрофы другого самолета работа предполагаемого комплекса происходит аналогичным образом.

Таким образом, предполагаемый комплекс по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного значения обеспечивает повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу. Это достигается использованием двух дополнительных пеленгационных каналов и "черного ящика" с сигнализацией.

Причем два дополнительных пеленгационных канала позволяют определить угол места β "черного ящика". Измерив азимут α и угол места β и зная высоту полета h вертолета, можно определить местоположение "черного ящика". А наличие сигнализации позволяет это сделать оперативно и достоверно.

При этом пеленгаторное устройство, размещенное на борту вертолета, инвариантно к виду модуляции (манипуляции) и нестабильности несущей частоты принимаемых ФМН сигналов, излучаемых "черным ящиком".

Вертолетный радиотехнический комплекс для обнаружения “черного ящика” с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу, содержащий последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство соединен с выходом антенного устройства, и телеметрическое устройство, выход которого является выходом комплекса, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого соединен с его выходом через первую линию задержки, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, который выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя первый промежуточной частоты третьей линии задержки, четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, первого фильтра нижних частот, первого квадратора, сумматора и порогового блока, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, а выход подключен к управляющему входу блока перестройки и к первому входу ключа, последовательно подключенных к выходу усилителя первой промежуточной частоты первого фазовращателя на 90°, пятого перемножителя, второй вход которого через второй фазовращатель на 90° соединен с выходом третьей линии задержки, второго фильтра нижних частот и второго квадратора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, 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 вторые линии задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, второй вход первого и второго фазометров соединен с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны, приемная антенна приемника размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах первой и второй лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, отличающийся тем, что он оснащен двумя дополнительными пеленгаторными каналами и “черным ящиком” с синхронизацией, причем каждый из дополнительных пеленгаторных каналов состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу пятого узкополосного фильтра последовательно подключены четвертая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы третьего и четвертого фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, приемные антенны дополнительных пеленгаторных каналов размещены на концах третьей и четвертой лопастей несущего винта, “черный ящик” с сигнализацией, который в случае катастрофы самолета выбрасывается с парашютом из отсека и приземляется или приводняется на морской поверхности, излучая при этом электромагнитные волны и звуковые сигналы, помещен в отсеке в хвостовой части самолета и выбрасывается автоматически, при этом во время раскрытия парашюта открывается кран и через трубки воздухозабора из камеры сжатый воздух поступает в резиновую камеру, которая надувается и превращается в амортизатор - подушку, излучаемые “черным ящиком” электромагнитные волны и звуковые сигналы также излучаются на глубине, “черный ящик” содержит последовательно включенные дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фильтр нижних частот, вычислительный блок, блок формирования модулирующего кода, линии задержки, сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, и усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом дуплексера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования сигнально-помеховой обстановки при обосновании параметров радиоэлектронных средств (РЭС).

Изобретение относится к области защиты информации. Техническим результатом изобретения является снижение уровня мощности маскирующей помехи при сохранении уровня эффективности защиты речевой информации от несанкционированного прослушивания.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания преднамеренных радиопомех большой мощности размещаемым на высокоскоростных и высокоманевренных мобильных средствах приемным устройствам навигационной аппаратуры потребителей, работающей по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Изобретение относится к области радиотехнической разведки. Достигаемый технический результат - повышение дальности обнаружения, живучести, скрытности, мобильности и точности распознавания источников радиоизлучения, в том числе с кратковременным излучением.

Изобретение относится к технике борьбы с радиоэлектронными системами и может быть использовано для активного противодействия конфликтно—устойчивым (КУ) радиоэлектронным средствам (РЭС).

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания имитационных (структурных) помех каналам радиосвязи, в которых используются сигналы с частотной манипуляцией, и может быть использовано для избирательного радиоподавления (РП).

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано при разработке комплексов радиотехнической разведки для обнаружения, классификации и последующего траекторного сопровождения воздушных и морских целей по излучению радиоэлектронных средств, передачи полученной разведывательной информации на вышестоящие автоматизированные командные пункты (КП) и КП управления войсками и управления радиопеленгаторными постами, а также в системах предупреждения воздушной угрозы и радиоэлектронной борьбы.

Изобретение относится к области защиты конфиденциальной информации. Особенностью заявленного устройства для защиты апертурной случайной антенны является то, что в его состав включены усилитель сигнала, содержащего конфиденциальную информацию, усилитель стохастическим образом модулированного сигнала, содержащего конфиденциальную информацию, и два переходных устройства.

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована для избирательного радиоподавления N несанкционированных каналов космических радиолиний «космический аппарат (КА) - Земля», в частности для радиоподавления несанкционированных каналов радиолиний «КА - Земля» «пиратских» терминалов, работающих в спутниковых сетях связи и использующих их частотно-энергетические ресурсы.

Изобретение относится к технике борьбы с информационно-техническими средствами и может быть использовано для избирательного функционального поражения (в том числе подавления и управления алгоритмами функционирования) информационно-технических средств.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радионавигации. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в переносных амплитудных радиопеленгаторах декаметрового и метрового диапазонов длин волн для определения направления (пеленга) сигналов нескольких пространственно разнесенных источников сигналов (помех), работающих на близко расположенных (совпадающих) частотах.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для обнаружения выхода в эфир радиостанций с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), их пеленгации и определения сетки используемых частот.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для защиты электромагнитных излучений радиоэлектронных средств (РЭС) от средств воздушной и космической радио- и радиотехнической разведки. Достигаемый технический результат – повышение эффективности активной радиомаскировки радиоэлектронных средств. Указанный результат достигается за счет того, что в способе активной радиомаскировки радиоэлектронных средств станциями активных помех предлагается провести сопряжение и синхронизацию станции активных помех и радиоэлектронного средства с помощью устройств сопряжения и синхронизации так, чтобы активная помеха создавалась путем одновременного и синхронного излучения информационных и помеховых сигналов станции активных помех и радиоэлектронного средства, объединенных устройствами сопряжения и синхронизации, при условии выполнения требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства. Для реализации способа станция активных помех и маскируемое радиоэлектронное средство сопрягаются и синхронизируются друг с другом через устройства сопряжения и синхронизации по любым доступным каналам связи, например проводным, радио, радиорелейным и др. Использование направленных антенн на станции активных помех при реализации способа приводит к существенному уменьшению расстояния, обеспечивающего выполнение требований электромагнитной совместимости между станцией активных помех и радиоприемными устройствами радиоэлектронного средства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике создания искусственных радиопомех и может быть использовано для радиоподавления (РП) каналов связи (КС) систем мобильного радиосервиса (СМРС). Целью технического решения является разработка способа, обеспечивающего РП абонентских терминалов (AT), находящихся в зоне, обслуживаемой каналом управления (КУ) "вниз" источника сообщений (ИС), с возможностью контроля эффективности постановки помех, не требующего дополнительного оборудования для выявления режима работы подавляемых AT. Поставленная цель достигается тем, что принимают сигнал ИС на частоте КУ "вниз", определяют и запоминают номера КУ "вверх" и соответствующие этим номерам значения частот КУ "вверх". Затем формируют сигнал управления параметрами помехи по количеству выявленных и запомненных номеров частотных КУ "вверх". После чего излучают помеху на частоте, соответствующей ранее запомненному номеру КУ. Контролируют эффективность РП путем последующего за излучением помехи приема информации от ИС о частотно-временных характеристиках сигналов, передаваемых от ИС к AT для организации связи между ними. Если указанные назначения имеют место, то последовательно увеличивают эффективную изотропно излучаемую мощность помехи до тех пор, пока не прекратится передача информации на частоте КУ "вниз". 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике создания искусственных радиопомех, и может быть использовано для радиоподавления (РП) каналов связи (КС), в том числе использующих режим с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, априорная информация о загруженности рабочих частот которых не известна. Технический результат - разработка способа РП КС, в котором не требуется осуществлять обнаружение сигнала источника излучения каждый раз при смене его рабочих частот. В способе радиоподавления каналов связи принимают сигнал источника излучения в полосе частот, измеряют время, в течение которого сигнал существует на частоте. Выделяют минимальное значение временного интервала и формируют сигналы управления режимом передачи и структурой модулирующих напряжений. Модулируют, усиливают и излучают помеху на каждой из субполос за время существования сигнала источника излучений. 1 ил.

Изобретение относится к области радио- и аудиотехники, в частности к методам приема сигналов при их утечке из защищенного помещения по различным техническим каналам, и может преимущественно использоваться для дистанционного перехвата конфиденциальной акустической речевой информации, циркулирующей в защищенном помещении. Технический результат заключается в обеспечении перехвата при отсутствии в защищенном помещении волоконно-оптической линии. Используют волоконно-оптическую линию, проходящую в смежном, по отношению к защищенному, помещении, проложенную по их общей стене. Для преобразования акустического речевого сигнала используют его трансформацию в вибрационный сигнал, который далее распространяется по стене и благодаря механической связи между стеной и устройствами крепления волоконно-оптической линии, проложенной в смежном помещении по общей стене, воздействует на устройства крепления, а через них - на саму волоконно-оптическую линию. 5 ил.

Изобретение относится к области авиации и может быть использовано для поиска, обнаружения и определения местоположения черного ящика с сигнализацией самолета, потерпевшего катастрофу. Достигаемый технический результат - повышение оперативности и достоверности обнаружения самолета, потерпевшего катастрофу, путем использования двух дополнительных пеленгаторных каналов и черного ящика с сигнализацией. Указанный результат достигается за счет того, что вертолетный радиотехнический комплекс содержит бортовую аппаратуру и черный ящик с сигнализацией, при этом бортовая аппаратура содержит антенное устройство, приемник, пеленгаторное устройство, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, телеметрическое устройство, приемные устройства, блок перестройки, гетеродины, смесители, усилители первой промежуточной частоты, двигатель, опорный генератор, обнаружитель, линии задержки, усилитель второй промежуточной частоты, перемножители, узкополосные фильтры, линии задержки, фазовые детекторы, фильтры нижних частот, фазовращатели на 90°, квадраторы, сумматор, пороговый блок, фазометры, причем черный ящик содержит приемник GPS-сигналов, приемопередающую антенну, дуплексер, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, демодулятор, перемножители, узкополосный фильтр, фильтр нижних частот, вычислительный блок, формирователь модулирующего кода, линию задержки, генератор псевдослучайной последовательности, сумматор, фазовый манипулятор и усилитель 65 мощности. Перечисленные средства определенным образом выполнены и соединены между собой. 4 ил.

Наверх