Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу

Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу, содержит «черный ящик» с сигнализацией, помещенный в хвосте самолета, приемник GPS-сигналов, генератор электромагнитных волн и пункт контроля. «Черный ящик» содержит блок генераторов звука и электромагнитных волн, блок питания, рычаг-переключатель, камеру сжатого воздуха, резиновую камеру типа тора, парашют, гибкую антенну, нишу, звукоизлучатель, кабель-трос, разъем. Приемник GPS-сигналов содержит дуплексер, приемопередающую антенну, удвоитель фазы, два узкополосных фильтра, делитель фазы на два, фазовый детектор, вычислительный блок, соединенные определенным образом. Генератор электромагнитных волн содержит формирователь модульного кода, линию задержки, сумматор, генератор псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, усилитель мощности, соединенные определенным образом. Пункт контроля содержит измерительный канал и четыре пеленгационных канала. Измерительный канал содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, смеситель, гетеродин, блок поиска, усилитель промежуточной частоты, удвоитель фазы, два анализатора спектра, блок сравнения, пороговый блок, линию задержки, ключ, фазовый детектор, делитель фазы на два, узкополосный фильтр. Каждый пеленгационный канал содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, перемножитель, узкополосный фильтр, фазометр. Дополнительно пункт контроля содержит три вычитателя, три сумматора, два фазометра, блок регистрации, соединенные определенным образом. Обеспечивается точность определения местоположения «черного ящика». 9 ил.

 

Предлагаемая система относится к области авиации и может быть использована для поиска «черного ящика» после катастрофы самолета и определения его местоположения с борта летательного аппарата.

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 глубине моря.

Такое произошло при катастрофе 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.

Для исключения совместного падения «черного ящика» с самолетом во время его катастрофы разработано техническое решение, в котором при катастрофе самолета «черный ящик» отделяется от него и спускается на парашюте на землю или поверхность моря. Такой способ спуска «черного ящика» на парашюте имеет тот недостаток, что «черный ящик» во время катастрофы самолета сбрасывается сразу с раскрытым парашютом из самолета, независимо от высоты его полета. В таком случае при продувании ветра «черный ящик» с парашютом будет отнесен на значительное расстояние от места катастрофы, особенно при максимальной высоте полета самолета, а это значительно увеличивает время поиска «черного ящика».

Известны системы и устройства для поиска «черных ящиков» во время катастрофы самолетов (патенты РФ №№ 2.097.279, 2.113.380, 2.198.116, 2.415.781, 2.531.779; патенты США №№ 3.520.503, 6.009.356; патент Германии №1.984.801; патент Франции №1.564.139, патенты WO №№ 2011/058.281, 2011/067.334 и другие).

Из известных систем и устройств наиболее близким к предлагаемой системе является «Черный ящик» с сигнализацией (патент РФ №2.531.779, В64D 25/20, 2013), который и выбран в качестве базового объекта.

Известный «черный ящик» с сигнализацией в случае катастрофы самолета выбрасывается с парашютом, излучая при этом электромагнитные волны и звуковые сигналы. «Черный ящик» содержит резиновую камеру, которая при раскрытии парашюта наполняется воздухом, поступающим из камеры сжатого воздуха. Достигается возможность быстрого нахождения «черного ящика», а также уменьшается вероятность его сильного повреждения.

Технической задачей изобретения является повышение точности определения местоположения «черного ящика» с сигнализацией с борта летательного аппарата путем формирования измерительных баз в трех плоскостях косвенным методом.

Поставленная задача решается тем, что система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, «черный ящик» с сигнализацией, приемник GPS-сигналов и пункт контроля, при этом «черный ящик» с сигнализацией выбрасывается с парашютом из отсека и приземляется или приводняется на морской поверхности, излучая электромагнитные волны и звуковые сигналы, «черный ящик» помещен в отсеке хвостовой части самолета и выбрасывается автоматически, во время раскрытия парашюта открывается кран и через трубки 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, приемник GPS-сигналов имеет последовательно включенные дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, удвоитель фазы, первый узкополосный фильтр, делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, и вычислительный блок, генератор электромагнитных волн выполнен в виде последовательно подключенных к выходу вычислительного блока формирования модулирующего кода, линии задержки, сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, и усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фазового детектора и блока регистрации, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены делитель фазы на два и узкополосный фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, управляющий вход блока поиска соединен с выходом порогового блока, отличается от ближайшего аналога тем, что пункт контроля размещен на борту летательного аппарата и снабжен двумя фазометрами, тремя вычислителями, тремя сумматорами и четырьмя пеленгационными каналами, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом ключа, узкополосный фильтр и фазометр, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, причем к выходам фазометров первого и второго пеленгационных каналов подключены первые вычитатель и сумматор, выходы которых подключены к второму и третьему входам блока регистрации соответственно, к выходам фазометров третьего и четвертого пеленгационных каналов подключены вторые вычитатель и сумматор, выходы которых подключены к четвертому и пятому входам блока регистрации соответственно, к выходам усилителей высокой частоты первого и третьего пеленгационных каналов подключен первый фазометр, к выходам усилителей высокой частоты второго и четвертого пеленгационных каналов подключен второй фазометр, к выходам первого и второго фазометров подключены третьи вычитатель и сумматор, выходы которых подключены к шестому и седьмому входам блока регистрации соответственно, приемные антенны размещены в виде прямоугольного треугольника, в вершине прямого угла которого помещена приемная антенна измерительного канала, общая для приемных антенн пеленгационных каналов, размещенных в азимутальной и угломестной плоскостях.

На фиг. 1 показан самолет со смонтированным в нем отсеком 3. На фиг. 2 приведен «черный ящик» 2 со своими составными частями, в который входит блок 5 генераторов звука и электромагнитных волн, блок 6 питания, рычаг-переключатель 7, камера 8 сжатого воздуха, резиновая камера 9, типа тора, парашют 11, гибкая антенна 12, ниша 13, звукоизлучатель 14, кабель-трос 15, разъем 16. На фиг. 3 - «черный ящик» с раскрытым парашютом 11. На фиг. 4 -принципиально-структурная схема для выброса «черного ящика» из отсека 3 самолета 1. На фиг. 5 - розетка со штепселем. На фиг. 6 - резиновая камера. На фиг. 7 - схема формирователя сигнала тревоги. На фиг. 8 - схема пункта контроля. На фиг. 9 - расположение приемных антенн на борту летательного аппарата.

Для управления «черным ящиком» применяются следующие элементы и детали: двигатель 17 самолета, датчик 18 звука, электрический усилитель 19 сигнала; электрические реле 20 и 21, запал 22, включатель 23 электрического тока, блок 24 электропитания, электропровода 25, 26 и 27. Все провода 35, идущие к хвостовой части самолета 1, соединены через разъем 16 с «черным ящиком» 2, помещенным в отсеке 3 и при выходе «черного ящика» из отсека 3 штепсель 28 разъединяется от розетки 29, находящейся в отсеке 3.

Приемник 38 GPS-сигналов выполнен в виде последовательно включенных дуплексера 39, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 12, удвоителя 40 фазы, первого узкополосного фильтра 41, делителя 42 фазы на два, второго узкополосного фильтра 43, фазового детектора 44, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 39 и вычислительного блока 45, генератор 5 электромагнитных волн выполнен в виде последовательно подключенных к выходу вычислительного блока 45, формирователя 46 модуляционного кода, линии 47 задержки, сумматора 49, второй вход которого соединен с выходом генератора 48 псевдослучайной последовательности, фазового манипулятора 50, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра 41, и усилителя 51 мощности, выход которого соединен с входом дуплексера 39.

Пункт контроля содержит измерительный канал и четыре пеленгационных канала. Измерительный канал выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны 52, усилителя 53 высокой частоты, смесителя 56, второй вход которого через гетеродин 55 соединен с выходом блока 54 поиска, усилителя 57 промежуточной частоты, удвоителя 60 фазы, второго анализатора 61 спектра, блока 62 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 59 соединен с выходом усилителя 57 промежуточной частоты, порогового блока 63, второй вход которого через линию 64 задержки соединен с его выходом, ключа 65, второй вход которого соединен с выходом усилителя 57 промежуточной частоты, фазового детектора 68 и блока 69 регистрации. К выходу удвоителя 60 фазы последовательно подключены делитель 66 фазы на два и узкополосный фильтр 67, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 68. Анализаторы спектра 59 и 61, удвоитель 60 фазы, блок 62 сравнения, пороговый блок 63 и линия 64 задержки образуют обнаружитель (селектор) 58 ФМн-сигналов.

Каждый пеленгационный канал содержит последовательно включенные приемную антенну 70 (71, 72, 73), усилитель 74 (75, 76, 77) высокой частоты, перемножитель 78 (79, 80, 81), второй вход которого соединен с выходом ключа 65, узкополосный фильтр 82 (83, 84, 85) и фазометр 86 (87, 88, 89), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 55. Выходы фазометров 86 и 87 первого и второго пеленгационных каналов подключены к первым вычитателю 92 и сумматору 95, выходы которых подключены к второму и третьему входам блока 69 регистрации. Выходы фазометров 88 и 89 третьего и четвертого пеленгационных каналов подключены к вторым вычитателю 93 и сумматору 96, выходы которых подключены к четвертому и пятому входам блока 69 регистрации соответственно. Выходы усилителей 74 и 76 высокой частоты первого и третьего пеленгационных каналов подключены к первому фазометру 90.

Выходы усилителей 75 и 77 высокой частоты третьего и четвертого пеленгационных каналов подключены к второму фазометру 91. Выходы первого 90 и второго 91 фазометров подключены к третьим вычитателю 94 и сумматору 97, выходы которых подключены к шестому и седьмому входам блока 69 регистрации соответственно.

Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу, работает следующим образом.

Для взлета самолета 1 экипаж - летчик, находящийся в кабине 4, включает выключатель 23 и электрический ток начинает проходить от блока 24 электропитания по проводу 25 на двигатель 17 самолета, двигатель 17 начинает работать и от его созданного шума в датчике 18 звука, закрепленном на двигателе 17, возникает переменный электрический ток, который после усиления и преобразования в постоянный ток поступает на обмотки реле 20 и 21. Реле срабатывают в разное время, реле 20 срабатывает раньше и своим контактом 20' размыкает цепь запала 22, после этого, спустя некоторое время, срабатывает реле 21 и своим контактом 21' подготавливает цепь запала 22. Разомкнутая цепь запала 22 контактом 20' будет удерживаться до тех пор, пока работает двигатель 17 и реле 20 будет находиться под электрическим током.

После посадки самолета двигатель 17 перестает работать при выключении выключателя 23 и в этом случае все устройства «черного ящика» переходят в исходное положение.

При катастрофе самолета его двигатель 17 перестает работать и вслед за этим прекращается шум двигателя и в датчике 18 звука не будет больше возникать электрический ток, реле 20 обесточивается и своим контактом 20' замкнет цепь запала 22 (ввиду того, что реле 21 замедленного действия, поэтому его контакты 21' остаются замкнутыми), он срабатывает от электрического тока, поступившего от блока 24 через контакты включателя 23, и выбрасывает «черный ящик» из отсека 3 со своими составными частями и прорывает целлофановую пленку 34, которой закрыт вход отсека 3, предотвращающую от попадания каких-либо предметов извне в отсек.

В это время рычаг-переключатель 7, закрепленный на блоке 6 электропитания «черного ящика», освобождается от отсека 3 и переключает «черный ящик» с блока 24 электропитания на блок 6 электропитания «черного ящика» 2. Выброшенный из отсека 3 «черный ящик» продолжает падать вниз с выпущенным из ниши 13 звукоизлучателем 14, удерживающимся кабель-тросом 15 за «черный ящик» и выполняющим дополнительную роль гайдропа.

Когда «черный ящик» достигнет определенной высоты от земли или от поверхности моря, парашют 11 автоматически раскрывается, антенна 12 принимает вертикальное положение и включаются приемник GPS-сигналов 38 и генератор 5 электромагнитных волн.

При раскрытии парашюта 11 срабатывает строп 30, закрепленный на ручке 31 крана 32, и при дергании за ручку стропой во время раскрытия парашюта 11 кран 32 открывается и через трубки воздухопровода 33 из камеры сжатого воздуха 8 воздух будет поступать в резиновую камеру 9. 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.

Когда звукоизлучатель 14 оказывается в водной среде, его электрическая цепь подключается по кабель-тросу 45 к генератору звука, находящемуся в блоке 5, через контакты 36, разделенные между собой куском 37 сахара, вмонтированным на самом звукоизлучателе 14. Спустя некоторое время сахар 37 растворяется в морской воде и благодаря этому замыкаются контакты 36, звукоизлучатель 14 окажется подключенным по кабель-тросу 15 к блоку 5 генератора звука и начинает излучать в глубине моря прерывистые звуковые сигналы частотой 1000 Гц, наилучшим образом воспринимающейся слуховым органом человека.

В такой обстановке поиск «черного ящика» осуществляется как по электромагнитным волнам при помощи радиопеленгатора, так и гидрофонами-пеленгаторами, действующими в морских глубинах. Данный «черный ящик» по устройству автономный и его можно применять на любом самолете для его функционирования.

Когда «черный ящик» выбрасывается из отсека 3 самолета, то рычагом-переключателем 7 включается его блок 6 электропитания. При этом сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн):

где Vc, Wc, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;

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

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tс(Tсэ⋅N, для системы GPS N=1023), излучаемый спутником системы GPS, принимается приемопередающей антенной 12 (фиг. 7) и через дуплексер 39 поступает на вход удвоителя 40 фазы на два, в качестве которого может быть использован перемножитель, на два входа которого поступает один и тот же сигнал Uc(t).

На выходе удвоителя 40 фазы образуется гармоническое колебание:

где.

Так как 2ϕк (t)={0, 2π;}, то в указанном колебании фазовая манипуляция

уже отсутствует. Гармоническое колебание U1(t) выделяется первым узкополосным фильтром 41 и поступает на первый вход фазового манипулятора 50 и на вход делителя 42 фазы на два. На выходе последнего образуется гармоническое колебание:

которое выделяется узкополосным фильтром 43, используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 44, на первый (информационный) вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал Uc{t) с выхода дуплексера 39. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 44 образуется низкочастотное напряжение:

где,

пропорциональное модулирующему коду M(t) Это напряжение поступает на вход вычислительного блока 45, 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 46 модулирующего кода. Модулирующий код M1(t) поступает через линию задержки 47 на первый вход сумматора 49, на второй вход которого подается модулирующий код M2(t) с выхода генератора 48 псевдослучайной последовательности. На выходе сумматора 49 образуется суммарный код:

Причем время задержки τ3 линии 47 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 M(Y) поступает на второй вход фазового манипулятора 50, на выходе которого формируется сложный ФМн-сигнал:

где w3=2wс, ϕ3=2ϕс,

ϕк2{t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с суммарным модулирующим кодом М(t).

Данный сигнал после усиления в усилителе 51 мощности поступает в приемопередающую антенну 12, излучается ею в эфир и улавливается приемными антеннами 52, 70-73 пункта контроля:

где V4-V8, w3, ϕ48 - амплитуды, несущая частота и начальные фазы сигналов;

±Δw - нестабильность несущей частоты, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера.

Напряжение U4(t) с выхода приемной антенны 52 через усилитель 53 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 56, на второй вход которого с выхода гетеродина 55 подается напряжение:

где Vг, Wг, ϕг, ТП - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина,

γ=Dƒ/Тп - скорость перестройки частоты гетеродина, скорость просмотра заданного диапазона частот Dƒ.

Следует отметить, что просмотр заданного диапазона частот Dƒ осуществляется с помощью блока 54 поиска, который периодически с периодом Тп перестраивает частоту гетеродина 55. В качестве блока 54 поиска может быть использован генератор пилообразного напряжения.

На выходе смесителя 56 образуются напряжения комбинационных частот.

Усилителем 57 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты:

где,

Wпр=W3 - Wг - промежуточная (разностная частота),

ϕпр4г,

которое поступает на вход обнаружителя (селектора) 58 ФМн сигналов, состоящего из первого 59 и второго 61 анализаторов спектра, удвоителя 60 фазы, блока 62 сравнения, порогового блока 63 и линии 64 задержки, на выходе удвоителя 60 фазы образуется напряжение:

где.

Так как 2ϕк2(t) = {0, 2π}, то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра Δƒс ФМн-сигнала Unp(t) на промежуточной частоте wnp определяется длительностью τэ элементарных посылок Δƒс=1/τэ. Тогда как ширина спектра Δƒ2 второй гармоники ФМн сигнала на промежуточной частоте определяется длительностью Тс сигнала Δƒ2=1/Тс.

Следовательно, при удвоении фазы ФМн сигнала его ширина спектра сворачивается в N раз (Δƒс/Δƒ2=N). Это обстоятельство позволяет обнаружить (отселектировать) ФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра Δƒс ФМн-сигнала и его второй гармоники Δƒ2 измеряются анализаторами спектра 59 и 61. Измеренные значения Δƒс и Δƒ2 сравниваются в блоке 62 сравнения. На выходе последнего образуется напряжение только если Δƒс>>Δƒ2. Это напряжение превышает пороговое напряжение Unop в пороговом блоке 63. При превышении порогового уровня Unop в пороговом блоке 63 формируется постоянное напряжение, которое поступает на вход линии 64 задержки и на управляющий вход блока 54 поиска, выключая его, и ключа 65, открывая его. В исходном состоянии ключ 65 всегда закрыт.

Блок 54 поиска выключается на время, определяемое временем задержки τз1 линии 64 задержки. Это время выбирается так, чтобы можно было проанализировать параметры обнаруженного ФМн сигнала и определить местоположение источника его излучения.

При прекращении перестройки частоты гетеродина 55 усилителем 57 промежуточной частоты выделяется следующее напряжение:

На выходе удвоителя 60 фазы в этом случае образуется следующее гармоническое напряжение:

которое поступает на вход делителя 66 фазы на два. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение:

которое выделяется узкополосным фильтром 67, используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 68. Напряжение Unp1(t) с выхода усилителя 57 промежуточной частоты через открытый ключ 65 подается на первый (информационный) вход фазового детектора 68. В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 68 образуется низкочастотное напряжение:

где,

пропорциональное суммарному модулирующему коду М(t), которое фиксируется блоком 69 регистрации.

Сложные ФМн сигналы U5(t)÷U8(t) с выходов приемных антенн 70-73 через усилители 74-77 высокой частоты поступают на первые входы перемножителей 78-81 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение Uпр1(t) промежуточной частоты с выхода ключа 65. На выходе перемножителей 78-81 образуются гармонические колебания:

где

α, β- азимут и угол места «черного ящика» с сигнализацией

d1, d2, d3, d4 - измерительные базы в азимутальной и угломестной плоскостях соответственно (фиг. 9),

λ - длина волны,

которые выделяются узкополосными фильтрами 82-85 и поступают на первые входы фазометров 86-89 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение Uг(f) гетеродина 55. Фазометры 86-89 измеряют фазовые сдвиги Δϕ1 - Δϕ4 соответственно.

Напряжения U5(t) и U7(t), U6(t) и U8{t), с выходов усилителей 74 и 76, 75 и 78 высокой частоты поступают на два входа фазометров 90 и 91. Последние измеряют фазовые сдвиги соответственно:

где d9, d10 - измерительные базы в гипотенузной плоскости;

γ - угол ориентации «черного ящика» с сигнализацией.

Фазовые сдвиги Δϕ1 и Δϕ2,Δϕ3 и Δϕ4, Δϕ5 и Δϕ6 с выходов фазометров 86 и 87, 88 и 89, 90 и 91 поступают на два входа вычитателя 92 и сумматора 95, вычитателя 93 и сумматора 96, вычитателя 94 и сумматора 97.

Вычитателями 92, 93 и 94 определяются разности разностей фаз:

эквивалентные фазовым сдвигам на измерительных базах, равных разности измерительных баз:

Так формируются грубые,. однозначные шкалы пеленгации азимута α, угла места β и угла ориентации γ «черного ящика» с сигнализацией.

Сумматорами 95, 96 и 97 определяются суммы разностей фаз:

эквивалентные фазовым сдвигам на измерительных базах, равных сумме измерительных баз:

Так формируются точные, но неоднозначные шкалы пеленгации азимута α, угла места β и угла ориентации γ «черного ящика» с сигнализацией.

Между измерительными базами, сформированными косвенным методом, устанавливаются следующие неравенства:

По истечении времени τз1 напряжение с выхода порогового блока 63 через линию 64 задержки поступает на вход сброса порогового блока 63 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. Ключ 65 закрывается, а блок 54 поиска включается. При обнаружении следующего ФМн-сигнала другого «черного ящика» работа пункта контроля происходит так же, как это описано выше. Заданный диапазон частот Дf отводится для поиска ФМн-сигналов бедствия «черных ящиков» самолетов, потерпевших катастрофу.

Предлагаемая система обеспечивает повышение оперативности поиска «черного ящика». Это достигается излучением сложных сигналов с фазовой манипуляцией, отображающих идентификационные данные самолета, потерпевшего катастрофу и место его катастрофы.

Сложные ФМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью. Энергетическая скрытность сложных ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или 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 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 значений параметров, что затрудняет оптимальную или квазиоптимальную обработку сложных ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения-чувствительности приема.

Сложные ФМн-сигналы открывают большие возможности в технике передачи сигналов бедствия «черными ящиками» самолетов, потерпевших катастрофу. Они позволяют применять на пункте контроля структурную селекцию. Это значит, что появляется возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с базовым объектом обеспечивает повышение точности определения местоположения «черного ящика» с сигнализацией с борта летательного аппарата (самолет, вертолет и т.п.). Это достигается формированием измерительных баз в трех плоскостях косвенным методом. Данное обстоятельство имеет особое значение при формировании измерительных баз косвенным методом на борту летательного аппарата, когда имеются определенные конструктивные ограничения.

Расположение приемных антенн в виде прямоугольного треугольника отражает новую идеологию фазовой пеленгации источника радиоизлучений (ИРИ). При этом фазовый пеленгатор инвариантен к нестабильности несущей частоты ±Δw, вызванной различными дестабилизирующими факторами, в том числе и эффектом Доплера, а также к виду модуляции (манипуляции) принимаемого сигнала.

Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу, содержащая «черный ящик» с сигнализацией, расположенный в отсеке хвостовой части самолета, приемник GPS-сигналов, генератор электромагнитных волн и пункт контроля, в составные части «черного ящика» входят блок генераторов звука и электромагнитных волн, блок питания, рычаг-переключатель, камера сжатого воздуха, резиновая камера типа тора, парашют, гибкая антенна, ниша, звукоизлучатель, кабель-трос, разъем, при этом приемник GPS-сигналов имеет последовательно включенные дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, удвоитель фазы, первый узкополосный фильтр, делитель фазы на два, второй узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, и вычислительный блок, генератор электромагнитных волн выполнен в виде последовательно подключенных к выходу вычислительного блока формирователя модулирующего кода, линии задержки, сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом первого узкополосного фильтра, и усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом дуплексера, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, усилителя частоты, смесителя, второй выход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, фазового детектора и блока регистрации, к выходу удвоителя фазы последовательно подключены делитель фазы на два и узкополосный фильтр, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора, управляющий вход блока поиска соединен с выходом портового блока, отличающаяся тем, что пункт контроля размещен на борту летательного аппарата и снабжен двумя фазометрами, тремя вычитателями, тремя сумматорами и четырьмя пеленгационными каналами, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом ключа, узкополосный фильтр и фазометр, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, к выходам фазометров первого и второго пеленгационных каналов подключены первые вычитатель и сумматор, выходы которых подключены ко второму и третьему входам блока регистрации соответственно, к выходам фазометров третьего и четвертого пеленгационных каналов подключены вторые вычитатель и сумматор, выходы которых подключены к четвертому и пятому входам блока регистрации соответственно, к выходам усилителей высокой частоты первого и третьего пеленгационных каналов подключены первый фазометр, к выходам усилителей высокой частоты второго и четвертого пеленгационных каналов подключены второй фазометр, к выходам первого и второго фазометров подключены третий вычитатель и сумматор, выходы которых подключены к шестому и седьмому входам блока регистрации соответственно, приемные антенны размещены в виде прямоугольного треугольника, в вершине прямого угла которого помещена приемная антенна измерительного канала, общая для приемных антенн пеленгационных каналов, размещенных в азимутной и угломестной плоскостях.



 

Похожие патенты:

Предлагаемая система относится к области контроля и тревожной сигнализации и может быть использована для оперативного контроля и управления транспортировкой особо важных и опасных грузов.

Согласно изобретению получают информацию об использовании воздухоочистителя, для чего осуществляют захват информации о каждом времени между включением и выключением воздухоочистителя и данных об окружающей среде воздухоочистителя, вычисляют текущий износ, и уведомляют о текущем статусе воздухоочистителя, когда износ достигает заранее определенного порога.

Изобретение относится к области предупреждения пожаров при возгораниях на больших площадях и может быть использовано для раннего обнаружения и определения типа лесного пожара (низовой, верховой).

Предлагаемая система относится к области приборостроения и может быть использована при обнаружении пожаров в лесных массивах. Предлагаемая система содержит аппаратуру, установленную в месте возникновения лесного пожара, и пункт контроля (ПК).

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в многоуровневых навигационно-информационных системах мониторинга транспортных средств.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте для контроля при перевозке длинномерных рельсовых плетей. Система включает подвижный пункт мониторинга с автоматизированным рабочим местом, источник бесперебойного питания и комплекс технических средств мониторинга груза, включающий комплекты датчиков, каналы проводной и беспроводной связи, а также аккумуляторные батареи.

Изобретение относится к области систем передачи сигналов тревоги на центральную станцию, а именно к генерированию и передаче оповещения о выходе пользователя из строя.

Изобретение относится к способам дистанционного охранного мониторинга местности и может быть использовано в случаях применения средств обнаружения (СО) с протяженной зоной обнаружения (ПЗО), построенных на радиолучевом или инфракрасном принципах обнаружения для сигнализационного прикрытия четырехсторонних перекрестков дорог.

Изобретение относится к области информирования человеком определенных субъектов о попадании его (человека) в экстренную ситуацию. При появлении признаков угрозы личной безопасности пользователь нажимает физическую кнопку, выведенную на внешнюю поверхность корпуса кольца или перстня, для инициирования процессора, формирующего сигнал тревожного оповещения об угрозе личной безопасности.

Изобретение относится к области охранной сигнализации. Техническим результатом является обеспечение мониторинга протяженных периметров и территорий объектов, а также снижение энергопотребления системы.

Настоящее изобретение относится к области подводной навигации и может быть использовано для определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) после отправки его с обеспечивающего судна для выполнения заданной миссии подо льдами в высоких арктических широтах.

Изобретение относится к области навигации движущихся объектов и может быть использовано при построении различных систем локации, предназначенных для определения местоположения движущихся объектов (ДО), управления их движением и обеспечения навигации ДО.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано для определения углового положения объектов в пространстве или на плоскости в условиях воздействия преднамеренных широкополосных помех.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в бортовой пассивной РЛС и автоматической системе управления самолета. Достигаемый технический результат - формирование маршрута носителя пеленгатора, определяющего местоположение излучателя, при котором достигается необходимая точность и носитель в конце маршрута оказывается на заданном расстоянии от излучателя в конечной точке маршрута.

Изобретение относится к системной интеграции судовых и береговых навигационных средств. Технический результат – высокоскоростной обмен данными в диапазонах KB и УКВ.

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано при построении различных систем локации, предназначенных для навигации летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координат наземных источников радиоизлучения (ИРИ) при радиопеленговании с борта летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источников радиоизлучения, и может быть использовано при построении систем определения местоположения станции сетей связи VSAT.

Изобретение относится к системам определения географического местоположения. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах определения местоположения. Технический результат состоит в повышении точности определения временных изменений при повторной передаче.
Изобретение относится к области обеспечения поисково-спасательных операций при авариях летательных и подводных объектов. Способ определения места крушения движущегося объекта характеризуется использованием устройств, снабженных воздухо- и водоплавающими носителями, активируемыми после отделения устройств от объекта, радиомаяками, идентификатором и навигатором, накопителями информации о состоянии объекта, системой связи и демаскирующими элементами для уверенного поиска и определения координат цепочки устройств на поверхности, по которой локализуют трассу и место непосредственно крушения объекта.

Система для определения местоположения самолетов, потерпевших катастрофу, содержит «черный ящик» с сигнализацией, помещенный в хвосте самолета, приемник GPS-сигналов, генератор электромагнитных волн и пункт контроля. «Черный ящик» содержит блок генераторов звука и электромагнитных волн, блок питания, рычаг-переключатель, камеру сжатого воздуха, резиновую камеру типа тора, парашют, гибкую антенну, нишу, звукоизлучатель, кабель-трос, разъем. Приемник GPS-сигналов содержит дуплексер, приемопередающую антенну, удвоитель фазы, два узкополосных фильтра, делитель фазы на два, фазовый детектор, вычислительный блок, соединенные определенным образом. Генератор электромагнитных волн содержит формирователь модульного кода, линию задержки, сумматор, генератор псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, усилитель мощности, соединенные определенным образом. Пункт контроля содержит измерительный канал и четыре пеленгационных канала. Измерительный канал содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, смеситель, гетеродин, блок поиска, усилитель промежуточной частоты, удвоитель фазы, два анализатора спектра, блок сравнения, пороговый блок, линию задержки, ключ, фазовый детектор, делитель фазы на два, узкополосный фильтр. Каждый пеленгационный канал содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, перемножитель, узкополосный фильтр, фазометр. Дополнительно пункт контроля содержит три вычитателя, три сумматора, два фазометра, блок регистрации, соединенные определенным образом. Обеспечивается точность определения местоположения «черного ящика». 9 ил.

Наверх